Koagulant do oczyszczania ścieków: jak wybrać + zasady użycia

Sposobów oczyszczania ścieków jest wiele. Przy budowie autonomicznych sieci kanalizacyjnych oprócz instalacji typowych filtrów, które są w stanie odsiać szkodliwe substancje i czynić wodę czystszą, coraz częściej stosuje się metodę osadzania – koagulację.

Opowiemy, na jakiej zasadzie działa koagulant do oczyszczania wody. W proponowanym do zapoznania artykule szczegółowo opisano wszystkie stosowane w praktyce odmiany. Dowiedzą się Państwo, co należy uwzględnić przy wyborze środka i jak prawidłowo go używać.

Zasada działania koagulantów

Koagulacja – metoda oczyszczania wody poprzez łączenie zanieczyszczających substancji dyspersyjnych w celu późniejszego usunięcia metodą mechaniczną, filtracją. Łączenie cząstek zanieczyszczeń następuje dzięki wprowadzeniu reagentów koagulujących, które tworzą warunki do najprostszego usunięcia związanych zanieczyszczeń z oczyszczanej wody.

Termin «coagulatio» w tłumaczeniu z łaciny oznacza «zagęszczenie» lub «krzepnięcie». Same koagulanty to substancje zdolne, dzięki reakcji chemicznej, do tworzenia nierozpuszczalnych i słabo rozpuszczalnych związków, które łatwiej i prościej jest usunąć ze składu wody niż składniki dyspersyjne.

Zasada działania substancji opiera się na tym, że ich forma molekularna ma ładunek dodatni, podczas gdy większość zanieczyszczeń – ujemny. Obecność dwóch ładunków ujemnych w budowie atomów brudnych cząstek uniemożliwia im łączenie się ze sobą. Z tego powodu brudna woda zawsze staje się mętna.

W momencie dodania do cieczy niewielkiej porcji koagulantu substancja zaczyna przyciągać do siebie obecne w niej zawiesiny. W rezultacie: wraz ze wzrostem intensywności rozpraszanego światła ciecz na krótki czas staje się bardziej mętna. Przecież jedna cząsteczka koagulantu z łatwością może przyciągnąć do siebie kilka cząsteczek brudu.

Koagulanty powodują tworzenie trwałych wiązań między drobnymi cząstkami zanieczyszczeń a obecnymi w wodzie drobnoustrojami

Przyciągnięte cząsteczki brudu zaczynają reagować z koagulantem, w wyniku czego łączą się w duże, złożone związki chemiczne. Słabo rozpuszczalne, wysoce porowate substancje stopniowo osiadają na dnie w postaci białego osadu.

Zadaniem użytkownika jest jedynie usuwanie osadu na czas, stosując dowolny dostępny rodzaj filtracji.

Cząsteczki przyciągające się do siebie tworzą duże cząstki, które ze względu na zwiększoną wagę opadają, a następnie są usuwane przez filtrację

O skuteczności działania preparatu można wnioskować na podstawie tworzenia się na dnie osadu w postaci białych płatków – flokuł. Dzięki temu termin „flokulacja” jest często używany jako synonim pojęcia „koagulacja”.

Powstające płatki, których wielkość może osiągać od 0,5 do 3,0 mm, mają dużą powierzchnię charakteryzującą się wysoką sorpcją substancji osadzanych

Oprócz oczyszczania ścieków koagulanty są stosowane w uzdatnianiu wody w basenach, w przygotowaniu wody technicznej i pitnej w regionach o ograniczonych zasobach wodnych. Zalecamy zapoznanie się z możliwościami koagulujących kompozycji chemicznych, których cechy opisano na naszej stronie internetowej.

Stosowanie reagentów: za i przeciw

Skuteczność nowoczesnego sprzętu do neutralizacji zanieczyszczeń w ściekach nie może osiągnąć maksymalnego poziomu bez użycia reagentów.

Nowoczesne koagulanty pozwalają znacznie zwiększyć intensywność i jakość procesu oczyszczania ścieków. Wysoki koszt odczynników równoważy szereg zalet, jakie posiadają.

Wśród niezaprzeczalnych zalet stosowania syntetycznych koagulantów należy wyróżnić:

• skuteczność;
• przystępna cena;
• wysoka jakość oczyszczania;
• uniwersalność zastosowania.

Ścieki są stabilnym agresywnym systemem. Koagulacja pomaga go zniszczyć, tworząc duże cząstki, które następnie można usunąć przez filtrację.

Stosowanie odczynników daje dobre rezultaty w usuwaniu ze ścieków cząstek zawieszonych i koloidalnych.

W istocie cząstki fazy koagulującej, utworzonej pod wpływem koagulantów, są jednocześnie centrum tworzenia płatków i obciążnikiem.

Jednak metoda sedymentacji z użyciem odczynników nie jest pozbawiona wad. Do takich należy zaliczyć:

• konieczność ścisłego przestrzegania dawkowania;
• tworzenie się dużej ilości odpadów wtórnych, które wymagają dodatkowej filtracji;
• pracochłonność samodzielnego uruchomienia procesu.

Na skalę przemysłową procesy koagulacji są stosowane powszechnie i są zautomatyzowane. Aby uruchomić system w warunkach domowych, trzeba zakupić specjalne urządzenia, których koszt jest dość wysoki.

Większość właścicieli rozwiązuje ten problem, stosując osobne koagulanty domowe, które są sprzedawane w małych pojemnikach.

Substancje czynne po prostu dodaje się do cieczy, a następnie filtruje się osad, który opadł na dno; jednak proces ten jest dość pracochłonny, dlatego jego realizacja zajmuje dużo czasu.

W niektórych przypadkach koagulacja może być przeprowadzana bezpośrednio w systemie filtracji mechanicznej. W tym celu odczynnik wprowadza się do odcinka rurociągu z cieczą podlegającą obróbce, przed miejscem jej podania na filtr. W takim przypadku do systemu filtracji trafiają już obce cząstki, „przekształcone” w płatki.

Podstawowe rodzaje koagulantów

Istnieje wiele odmian koagulantów. Nie będziemy szczegółowo wymieniać ich wzorów w artykule. Rozważmy tylko dwie główne grupy, które w zależności od surowca dzielą się na organiczne i nieorganiczne.

Jedna kategoria koagulantów jest w stanie usuwać żelazo z wody i eliminować sole glinu, inna – podwyższać lub obniżać wskaźnik kwasowości pH, a niektóre odczynniki – działać kompleksowo.

Obecnie produkcją koagulantów zajmuje się wiele krajowych i zagranicznych firm. Produkowane przez nie reagenty nowej generacji różnią się od koagulantów wytwarzanych jeszcze w czasach Związku Radzieckiego ulepszonymi parametrami technicznymi.

Organiczne substancje naturalne

Są to specjalnie opracowane reagenty, które poprzez przyspieszenie zlepiania się obecnych w wodzie agresywnie niestabilnych cząstek ułatwiają procesy związane z ich oddzielaniem i sedymentacją. Organika pomaga stymulować łączenie się zanieczyszczeń w gęste zawiesiny i emulsje, co ułatwia ich usuwanie z wody.

Substancje wysokocząsteczkowe skutecznie walczą z chlorem i efektywnie usuwają nieprzyjemne 'aromaty' w cieczy, na przykład: często występujący w wodzie zawierającej żelazo zapach siarkowodoru.

Podczas interakcji z cząsteczkami zanieczyszczeń organiczne koagulanty znacznie zmniejszają swoje rozmiary. Po zakończeniu reakcji wytrącają się w postaci niewielkiej ilości osadu.

Dzięki minimalizacji objętości osadu gromadzącego się na dnie pojemnika, znacznie łatwiej i szybciej go odfiltrować. Przy tym zmniejszona ilość osadu w żaden sposób nie wpływa na jakość oczyszczania.

Ze względu na ograniczoną bazę surowcową, naturalne reagenty nie znalazły szerokiego zastosowania przy oczyszczaniu ścieków na skalę przemysłową. Jednak do celów domowych są często używane.

Syntetyczne związki koagulujące

Te typy reagentów są tworzone na bazie pierwiastków mineralnych i syntetycznych. Polimery sprzyjają tworzeniu wysokiego ładunku kationowego, stymulując tym samym szybkie pojawianie się płatków. Doskonale oddziałują z wodą, wywierając na nią kompleksowy efekt: zmiękczając jej strukturę, a także usuwając grube zanieczyszczenia i sole.

Największe rozpowszechnienie zyskały sole metali polivalentnych, stworzone na bazie żelaza lub aluminium. Żelazo stosuje się do wstępnego oczyszczania.

Flokulanty – wtórne koagulanty, przekształcające zawiesiny i emulsje w płatki, stosowane są w parze z pierwotnymi koagulantami. Tandem jest w stanie oczyszczać zarówno małe porcje odpadów domowych, jak i duże objętości wytwarzane przez zakłady przemysłowe.

Wśród związków żelaza za najpopularniejsze uważa się:

• chlorek żelaza – higroskopijne kryształy o ciemnym metalicznym połysku, doskonale usuwają duże cząstki zanieczyszczeń i łatwo eliminują zapach siarkowodoru;
• siarczan żelaza – krystaliczny higroskopijny produkt dobrze rozpuszcza się w wodzie i jest skuteczny przy oczyszczaniu ścieków kanalizacyjnych.

Ze względu na niski poziom lepkości przy małej masie cząsteczkowej, takie reagenty doskonale rozpuszczają się w każdym rodzaju przetwarzanej cieczy.

Spośród koagulantów wytworzonych na bazie glinu, największe rozpowszechnienie uzyskały:

• oksochlorek glinu (OChA) – stosowany do uzdatniania wody o podwyższonej zawartości naturalnych substancji organicznych;
• hydroksochlorosiarczan glinu (GSChA) – doskonale radzi sobie z naturalnymi osadami ściekowymi;
• siarczan glinu – nieoczyszczony produkt techniczny w postaci kawałków o szaro-zielonym kolorze stosowany do oczyszczania wody pitnej.

W poprzednich latach polimery stosowano jedynie jako dodatek do nieorganicznych koagulantów, używając ich jako stymulatorów przyspieszających tworzenie się płatków. Dziś te reagenty coraz częściej stosuje się jako podstawowe, zastępując nimi nieorganiczne.

Jeśli porównać substancje organiczne i syntetyczne, to te pierwsze wygrywają tym, że działają znacznie szybciej. Poza tym są w stanie funkcjonować praktycznie w każdym środowisku alkalicznym i nie wchodzą w interakcje z chlorem.

Do adsorpcji rozpuszczonych w wodzie soli, jonów metali ciężkich i innych zawiesin, porcja organicznego reagenta będzie potrzebna kilkakrotnie mniejsza niż syntetycznego odpowiednika (+)

Organiczne związki aktywne wygrywają również tym, że nie zmieniają wskaźnika pH w wodzie. Pozwala to na ich użycie do oczyszczania wody, gdzie występują kolonie planktonu, rosną glony i duże mikroorganizmy.

Zalecenia dotyczące wyboru środków

Do wyboru koagulanta do oczyszczania ścieków należy podejść bardzo uważnie. Wprawdzie substancja nie stanowi zagrożenia dla zdrowia człowieka, ale ze względu na swoje działanie ma dość wąską specjalizację.

Dobierając koagulant do oczyszczania ścieków, można skorzystać z podręczników, ale przed zakupem materiału eksploatacyjnego warto skonsultować się z profesjonalistami specjalizującymi się w dziedzinie oczyszczania wody.

Aby uchronić się przed rozczarowaniem w przypadku niskiej skuteczności stosowania koagulanta, zalecamy wcześniejsze oddanie wody do analizy. Badania laboratoryjne dadzą obraz składu i pomogą określić najbardziej odpowiedni rodzaj obróbki.

Znając skład zanieczyszczonej wody, znacznie łatwiej będzie dobrać optymalny wariant koagulantu, który pomoże szybko rozwiązać problem.

Koagulanty to dość specyficzne substancje. W niektórych przypadkach mogą odrzucać pierwiastki w wodzie, w innych przeciwnie – wzmacniać swoje działanie. Na przykład zastosowanie substancji czynnej opartej na siarczanie glinu i żelaza może przynieść potrójny efekt: oczyścić zawartość, a także odżelazić i znacznie zmiękczyć.

Podczas stosowania każdego rodzaju koagulantu najważniejsze jest przestrzeganie zalecanej przez producenta dawki. Zbyt mała porcja substancji czynnej wywoła reakcję, ale będzie ona przebiegać mniej intensywnie, niż jest to konieczne do odpowiedniego oczyszczenia. Osad będzie wypadać wolno, a ciecz nie oczyści się ze szkodliwych zanieczyszczeń.

Ponadto w przypadku naruszenia dawkowania płatki zaczynają osadzać się nierównomiernie. W związku z tym w wodzie powstaje wiele mikropłatków, które ze względu na małe rozmiary nie są wychwytywane przez filtry.

Aktywne reagenty na rynku są dostępne w postaci granulek, frakcji i kawałków, a także małych bezkształtnych płyt.

Aby uprościć zadanie obliczenia wymaganej objętości substancji czynnej, producenci wypuszczają koagulanty w opakowaniach wyposażonych w dozatory, nie zapominając dołączyć do nich szczegółowej instrukcji obsługi.

Warunki dla przebiegu procesu

Maksymalną skuteczność oczyszczania ścieków osiąga się poprzez kompleksowe podejście do rozwiązania problemu. Dlatego przy budowie autonomicznych oczyszczalni koagulację stosuje się w połączeniu z oczyszczaniem mechanicznym i biologicznym.

W tym celu buduje się konstrukcje składające się z pionowych osadników, oddzielonych przegrodami. Dzięki temu ścieki przechodzą wielostopniowe oczyszczanie. Najpierw są osadzane, następnie oczyszczane przez przetwarzanie przez bakterie, po czym trafiają do komory, gdzie wchodzą w proces koagulacji, a na końcowym etapie są filtrowane.

Koagulant może znajdować się w osobnym plastikowym pojemniku zawieszonym w misce toaletowej, dzięki czemu przy każdym spłukaniu cząsteczki reagenta trafiają wraz ze ściekami do systemu.

Instalację specjalistycznego sprzętu, obliczenie przybliżonej dawki materiałów eksploatacyjnych oraz wstępną kontrolę na wszystkich etapach procesu oczyszczania ścieków lepiej powierzyć profesjonalistom.

Schemat koagulacji obejmuje trzy główne etapy:

1. Wprowadzenie koagulantu do zanieczyszczonej cieczy.
2. Stworzenie warunków dla maksymalnego oddziaływania substancji czynnej z zanieczyszczeniami.
3. Sedymentacja z następującą filtracją opadłych cząstek.

Warunkiem koniecznym przebiegu koagulacji jest obecność cząstek o przeciwnych ładunkach. Dlatego, aby osiągnąć pożądany rezultat i uzyskać jak największe zmniejszenie mętności ścieków, tak ważne jest zachowanie odpowiedniego stężenia używanego reagentu.

Przy stosowaniu koagulantów do oczyszczania ścieków należy pamiętać, że substancje te działają tylko w dodatnich temperaturach.

Zakres roboczy reagentów waha się od 10 do 40°C, a w przypadku przekroczenia tej temperatury reakcja zaczyna przebiegać znacznie wolniej

Dlatego tak ważne jest zapewnienie stabilności podgrzewania uzdatnianej wody.

Aby przyspieszyć proces koagulacji, do wody można dodawać substancje zdolne do tworzenia koloidalnych układów dyspersyjnych – flokulanty. W tym celu najczęściej stosuje się: skrobię, poliakrylamid, aktywowany krzemian. Będą one adsorbować się na płatkach koagulantu, przekształcając je w mocniejsze i większe agregaty.

Flokulant wprowadza się do strefy środowiska kontaktowego po upływie 1-3 minut od momentu dodania koagulantu. W tym czasie procesy tworzenia mikroskrzepów i następująca po nich sorpcja substancji wytrącających się ulegają zakończeniu.

Ilość osadu opadającego w zbiornikach kontaktowych zależy od rodzaju użytego reagentu oraz stopnia wstępnego oczyszczania ścieków poddawanych obróbce.

Średnio po oczyszczaniu mechanicznym objętość osadu na jedną osobę na dobę wynosi około 0,08 litra, po przejściu przez biofiltry – 0,05 l, a po obróbce w osadniku napowietrzanym – 0,03 litra. Należy go jedynie na bieżąco usuwać w miarę napełniania się zbiornika.

Podsumowanie i przydatny film na ten temat

Zasada działania koagulanta:

Prezentacja wideo domowych produktów koagulujących:

Stosując metodę koagulacji, uzyskają Państwo doskonałą możliwość osiągnięcia wysokiego rezultatu przy niewielkich nakładach. Dzięki właściwemu doborowi reagentu i stworzeniu niezbędnych warunków do jego eksploatacji, bez trudu oczyścicie Państwo ścieki od razu z wielu domieszek i zanieczyszczeń.

Mają Państwo pytania w trakcie zapoznawania się z przedstawionymi przez nas informacjami? Znają Państwo niuanse stosowania koagulantów w praktyce? Prosimy o dzielenie się wiedzą i wrażeniami, a także zadawanie pytań w bloku poniżej.