Что такое коагуляция воды

Коагуляция воды. Виды коагуляции в водоподготовке

Способность дисперсных систем сохранять определенную степень дисперсности называется агрегативной устойчивостью.

Золи (коллоидные растворы) отличаются от грубодисперсных и молекулярных систем агрегативной неустойчивостью, поэтому они меняются как во времени, так и при добавках различных веществ.

Коагуляция бывает медленная и быстрая. При медленной коагуляции только незначительная часть соударений частиц-коллоидов приводит их к слипанию, а коагулят не выпадает. При быстрой коагуляции каждое соударение обладает эффективностью и влечёт слипание частиц, а в коллоидном растворе постепенно образуется осадок.

Коагуляция с применением солей железа

Рассмотрим, какие процессы протекают при добавлении в коллоидный раствор сульфата железа (III). Этот коагулянт в водном растворе диссоциирует на ионы железа [Fe 3+ ] и сульфат-ион [SO₄ 2- ]:

Далее происходит многоступенчатый гидролиз, описываемый следующими уравнениями:

Fe 3+ + H₂O ↔ Fe(OH) 2+ + H +

Суммарное уравнение гидролиза:

Микрокристалл гидроксида железа, образующий коллоидную частицу (см. рисунок), избирательно адсорбирует из окружающей среды ионы, идентичные ионам его кристаллической решетки. В зависимости от химического состава раствора (избыток сульфат – ионов или избыток ионов железа) микрокристалл приобретает отрицательный или положительный заряд. Такой заряженный кристалл называется ядром мицеллы, а сообщают ему этот заряд потенциалопределяющие ионы.

Электрическое поле заряженной поверхности кристалла притягивает из раствора противоионы – ионы, несущие противоположный заряд. На границе раздела фаз образуется двойной электрический слой, толщину которого определяет внешняя граница облака противоионов.

Двойной электрический слой состоит из адсорбционой и диффузной частей. Адсорбционный слой включает в себя потенциалобразующие ионы и часть противоионов, адсорбированных на поверхности ядра. Диффузный слой достраивают остальные противоионы в количестве, способствующем электронейтральности мицеллы.

Двойной электрический слой, окружающий коллоиды, под воздействием коагулянтов (электролитов), перестраивается: противоионы начинают вытесняться из диффузной в адсорбционную часть, и толщина всего электрического слоя со временем уменьшается до толщины адсорбционного слоя. Дисперсные частицы попадают в область взаимного притяжения, и наступает быстрая коагуляция.

Коагуляция с применением солей алюминия

Процессы, протекающие при введении в воду солей алюминия, аналогичны вышеописанным при добавлении солей железа:

Al 3+ + H₂O ↔ Al(OH) 2+ + H +

Суммарное уравнение гидролиза:

Образование осадка гидроксида алюминия происходит при значениях рН в диапазоне от 5 до 7,5. При рН осадок не образуется. При рН > 8,5 идет растворение образованного гидроксида алюминия с образованием алюминатов.

Современные коагулянты

Все большее распространение в процессах водоподготовки и очистки сточных вод получают коагулянты на основе полиоксихлорида алюминия.

Преимущества этих коагулянтов по сравнению с сульфатом алюминия:

• Поставка в виде растворов, что делает более удобным их применение (не надо растворять);

• Большее процентное содержание активного вещества;

• Получение очищенной воды более высокого качества;

• Сокращение объёма вторичных отходов;

• Низкое остаточное содержание алюминия (

• Не требуется корректировать рН;

• Широкий диапазон рабочих температур.

Технические характеристики таких коагулянтов производства ОАО «АУРАТ»:

Контактная коагуляция

Протекание процесса коагуляции с более высокой скоростью и отсутствие необходимости в отстойниках для формирования и осаждения хлопьев осадка являются несомненными преимуществами контактной коагуляции.

К недостаткам контактной коагуляции относится ускоренное загрязнение напорных фильтров и потребность в частой регенерации загрузки, а также опасность проскока реагента в случае неправильного подбора режима коагуляции/фильтрования.

Источник

Процесс очистки сточной воды коагуляцией

Вещества, находящиеся в растворах в мелкодисперсном и эмульгированном состоянии, удалять сложно. Инородные частицы имеют очень маленькие размеры, окружены большим количеством молекул воды, частично прикреплены к ним.

Выделить такие вещества позволяют методы, основанные на использовании законов физической химии, одним из которых является коагуляция. Процесс изменяет межмолекулярные связи в системе, способствует укрупнению частиц примесей, отделению их от растворителя.

Принцип метода и его применение

В сточных водах имеются как коллоидные частицы, размеры которых не превышают 0,1 мкм, так и мелкодисперсные структуры с диаметром до 10 мкм, а также более крупные образования.

Последние компоненты легко удаляются механической очисткой. Мелкие крупицы грязи имеют определенный заряд, окружены гидратной рубашкой, стабилизирующей взвешенное состояние, поэтому удалять их нелегко.

При коагуляции заряд молекул насильственно изменяют добавлением легко ионизирующихся соединений — коагулянтов.

После этого происходит агрегация примесей с образованием увеличенных крупиц, способных осаждаться.

Слипанию подлежат как однородные частицы, тогда процесс называется гомокоагуляцией, так и разнохарактерные молекулы, в этом случае явление называется гетерокоагуляцией.

Укрупнение примесных соединений вызывается добавлением коагулянтов, стимулируется одним из следующих способов:

В повсеместной практике для очистки сточных вод, основанной на коагуляции, применяют перемешивание компонентов гетерогенной системы.

Это наименее затратный, достаточно эффективный вариант обеспечения слипания загрязняющих частиц.

Коагуляция проводится в свободном пространстве специальных камер, предназначенных для образования хлопьев, либо контактным образом в зернистой массе специальных наполнителей, например песка.

Интенсивность слипания частиц зависит от:

В некоторых случаях образование рыхлых хлопьевидных осадков происходит под действием флокулянтов. Модификация коагуляции, при исполнении которой применяются такие реагенты, называется флокуляцией.

Как основной метод коагуляции, так и его разновидности применяются для очистки стоков в:

Как это происходит?

В составе очистных комплексов существует отдельное подразделение, которое называют реагентным хозяйством. Коагулянты могут храниться в полностью растворенном виде или в форме твердого концентрата, помещенного в насыщенный раствор.

Резервуары размещены в помещении или около него в накрытом состоянии. Растворы готовят заранее путем перемешивания сжатым воздухом, мешалками, имеющими лопастную или пропеллерную форму.

Массовая доля коагулянтов в растворе может достигать 10 %, флокулянтов – 1 %. Обработку сточных вод реагентами проводят в специальных резервуарах (смесителях), которые делают со следующими конструктивными особенностями:

Проходная способность участков, через которые подается смесь сточных вод с реагентами, рассчитывается таким образом, что бы поток перемещался со скоростью 1 м/с, поступал в следующий отсек не более чем за 2 минуты.

Главная стадия очистки – формирование хлопьеобразных агрегатов осуществляется в камерах со следующими конструкционными решениями:

Водоворотные камеры имеют вид цилиндра, в которой сверху подается вращающийся поток сточных вод с коагулянтом.

Внизу расположена конструкция для уменьшения вращения раствора, который пребывает в емкости на протяжении 20 минут.

Камеры с перегородками имеют вертикальные или горизонтальные коридоры, по которым перемещается водный поток. Жидкости перемешиваются на поворотах, их количество достигает 8 штук.

В первом коридоре скорость потока равна 0,3 м/с, в последнем она уменьшается в 3 раза. Ширина коридорных протоков не бывает меньше 0,7 м, длина варьируется, зависит от размеров отстойника. Время пребывания очистных вод в камере может достигать получаса.

В вихревой камере, имеющей вид расширяющегося к верху конуса, вода подается в нижнюю часть со скоростью, достигающей 1,2 м/с, в верхнем слое, там где поток выпускают из камеры, его скорость достигает 5 м/с. Продолжительность пребывания растворов в емкости составляет 10 мин.

После формирования хлопьев приступают к их удалению, в результате которого сточные воды осветляются. Процесс проводят в отстойниках горизонтального, вертикального или радиального вида.

Образовавшийся шлам отсасывают естественным или принудительным образом. Понятно, что второй вариант уплотняет осадок эффективнее.

В целом метод коагуляции приводит к ощутимому удалению примесей, находящихся в мелкодисперсном или эмульгированном виде.

Многостадийность процесса, необходимость постоянного контроля концентраций добавочных реагентов, интенсивности перемешивания и хлопьеобразования не позволяет считать метод очистки простым и легким в исполнении.

Дополнительные виды

Помимо традиционной схемы проведения очистки посредством коагуляции, в которой к сточным водам добавляют коагулирующие реагенты, существуют другие модификации метода.

Электрокоагуляция

Вещество, инициирующее слипание примесных частиц, может быть получено электролизом, Метод, основанный на пропускании тока через загрязненные воды, называется электрокоагуляцией.

Главное требование к технологии заключается в том, что используемый анод должен быть сделан из алюминия или железа. В этом случае при электролизе в раствор переходят катионы металлов, которые с водой образуют гидроксиды, способные вызвать агрегирование.

В первую очередь электрокоагуляция применяется для очистки вод, загрязненных:

Достоинства электролитической технологии очистки заключаются в том, что установка имеет компактный вид, в приготовлении рабочих растворов нет необходимости. Ограничения в применении данного методы вызваны большими затратами электроэнергии и металлических электродов, которые быстро расходуются.

Флокуляция

В некоторых ситуациях процесс слипания частиц грязи идет недостаточно эффективно и быстро, что приводит к необходимости прибегать к флокуляции.

Увеличивают размеры слипающихся частиц,упрощают их последующее отделение флокулянты — вещества, которые хорошо растворяются в воде, перераспределяя при этом заряды на поверхности дисперсных крупиц.

В качестве флокулирующих добавок применяют:

Флокулянты сокращают потребность в коагулянтах, ускоряют процесс слипания. Они могут применяться параллельно с веществами коагулирующего действия или самостоятельно в концентрации, достигающей 1 % при объеме порции 2 мг/л.

В случае, если функцию флокулянтов выполняют побочные продукты каких-либо производств, экономическая эффективность процесса несоизмеримо увеличивается.

Коагулянты

Коагулирующее действие на примеси в сточных водах оказывают, прежде всего:

Иногда применяют смеси представленных солей или природные минералы, в которых они содержатся, а также:

Часто для увеличения щелочности среды, способствующей склеиванию частиц, в раствор добавляют гидроксиды натрия или калия, соду, известь.

Видео по теме

Предлагаем посмотреть видео с наглядным изображением очистки воды методом коагуляции:

Заключение

Коагуляция в традиционном или модифицированном исполнении – это эффективный способ очистки сточных вод от примесей, находящихся в мелкодисперсном или эмульгированном состоянии.

Затраты на реализацию метода невелики, они могут существенно уменьшаться при использовании недорогих реагентов, а в лучшем случае – отходов или побочных продуктов производств.

Источник

Что такое коагуляция и флокуляция?

Главная страница » Что такое коагуляция и флокуляция?

Коагуляция и флокуляция — методы химической обработки воды, основанные на эффектах осаждения и фильтрации. Применяются обе методики, как правило, с целью повышения эффективности процесса обработки воды, удаления взвешенных частиц. Коагуляция видится процессом нейтрализации зарядов и образования желатиновой массы, способствующей улавливанию частиц. За счёт такой методики удаётся образовать массу, достаточную для осаждения или фильтрации. Флокуляция – это процесс плавного перемешивания, направленного на стимуляцию образования агломерацией (скоплений) частиц, достаточных для осаждения или фильтрации из раствора.

Коагуляция и флокуляция: общая информация

Природные воды, как правило, содержат растворённые и взвешенные частицы в массовом количестве. Загрязнения в основном становятся результатом эрозии земель, растворения полезных ископаемых, химического распада растительных веществ. Вносят свой весомый вклад в загрязнение природной воды бытовые и промышленные отходы.

Структура природной воды может включать суспензионное, растворённое органическое/неорганическое вещество, а также частично биологические организмы:

Всё это содержимое требует удаления, поскольку приводит к снижению качества воды. Образуется мутность, изменяется цвет жидкости, размножаются патогенные организмы, формируются токсичные соединения.

Установка промышленного назначения: 1 — пластинчатый отстойник; 2 — сквозная система; 3 — дефлекторная система; 4 — модуль удаления осадка; 5 — горизонтальный лопастной колесный флокулятор

Для отделения растворённых и взвешенных частиц от воды используются процессы коагуляции и флокуляции. Обе методики — коагуляция и флокуляция, видятся относительно простыми и экономичными способами очистки воды.

Однако эффективность достигается при условии наличия специальных химических веществ и адаптированной дозировки этих веществ к составу воды.

Независимо от природы обработанной воды и общей применяемой схемы очистки, коагуляция и флокуляция обычно включаются либо в качестве предварительной обработки, либо в качестве стадии обработки, следующей после осаждения.

Значительная доля твердых взвешенных веществ, присутствующих в структуре воды, имеют отрицательный заряд. Следовательно, эти частицы обладают свойством отталкиваться одна от другой. Эффект взаимного отталкивания предотвращает агломерацию твёрдых взвешенных частиц.

Поведение взвешенных частиц: 1 — стабильная коллоидная система; 2 — нестабильная коллоидная система; 3 — благоприятные условия формирования микрофлокул

Для коагуляции и флокуляции характерна последовательность этих процессов. Так проще преодолевать проблемы, стабилизировать взвешенные частицы, объединять и выращивать хлопья. Полученный за счёт последовательности шлам фильтруется (путем осаждения) и удаляется из воды.

Последовательность коагуляции и флокуляции следует рассматривать обычно практикуемым процессом обработки промышленных и бытовых сточных вод с целью очистки от взвешенных частиц и прочих загрязнений.

Принципы технологии коагуляции

Принципиальная основа коагуляции — дестабилизация зарядов взвешенных частиц. Традиционно используются коагулянты, заряженные противоположно зарядам, коими обладают твёрдые взвешенные частицы.

Коагулянты добавляют в воду, тем самым нейтрализуя отрицательные заряды диспергированных несбрасываемых твердых веществ, подобных глинозёму и органическим соединениям. В результате нейтрализации мелко-суспензионные частицы таких веществ объединяются друг с другом.

Процесс коагуляции, когда изменения объёмного состояния эквивалентно снижению уровня pH

Агломерации, образующиеся в результате этого процесса, называются микрофлокулы. Чтобы достичь качественных показателей коагуляции и активного образования микрофлокул, требуется высокоэнергичное быстрое смешивание.

Такой подход даёт правильное диспергирование коагулянта и содействует соударению частиц. Однако микрофлокулы всё равно остаются слишком малыми в плане их видимости невооруженным глазом.

Перемешивание не оказывает существенного влияния на коагуляцию, но недостаточное перемешивание снижает качество коагуляции. Оптимальное время контакта в камере быстрого перемешивания обычно составляет от 1 до 3 минут.

Принципы технологии флокуляции

После коагуляции выполняется флокуляция — мягкая стадия смешивания. Флокуляцией преследуется цель увеличения объёма взвешенных частиц от размера субмикроскопического микрофлокула до размера его видимых образований.

Микрофлокулы контактируют один с другим в процессе флокуляции с медленным перемешиванием. Столкновения частиц микрофлокул образуют связь, которая приводит, в свою очередь, к формированию объёмных видимых хлопьев.

Процесс флокуляции отличается тем, что здесь осуществляется добавление флокуляционного полимера

Размер флокул увеличивается с каждым новым столкновением, взаимодействием с неорганическими полимерами, образованными коагулянтом или добавленными органическими полимерами.

Так формируются макроблоки. На этой стадии флокуляции могут быть добавлены высокомолекулярные полимеры, называемые коагулянтами-средствами. Эти средства помогают соединять, связывать и укреплять флокулы, наращивать вес и увеличивать скорость осаждения.

Последовательность процесса очистки: 1 — коагулянт; 2 — вода с примесями; 3 — действие осаждающих примесей; 4 — получение осадка на дне

Как только флокулы достигают оптимальных размеров и прочности, вода готова к процессу разделения (седиментации, флотации или фильтрации). Время контакта флокуляции может занимать 15-60 минут и более.

Сепарация флокуляцией и коагуляцией

Очистка воды практически всегда предполагает выполнение коагуляции и флокуляции перед физическим разделением.

Схема технологической установки: А — вентилятор быстрого смешивания; В — вентиляторы ступенчатого смешения; 1 — вход воды; 2 — высокая скорость; 3 — средняя скорость; 4 — низкая скорость; 5 — вывод в седиментационную камеру

Процесс коагуляции-флокуляции выстраивается следующими этапами:

Традиционно реагентами коагулянтами процесса флокуляции выступают:

Метод исследований мерным цилиндром

Тест мерного цилиндра используется для определения наиболее подходящей смеси химических соединений и концентраций под коагуляционные и флокуляционные процедуры.

Аппараты тестирования воды с целью подбора оптимального соотношения коагулянтов применительно к конкретной установке очистки

Этот вид исследований основан на параметрах проб, взятых из нескольких мерных цилиндров, содержащих тот же объем и концентрацию сбора, заряженного одновременно шестью различными дозами потенциально эффективного коагулянта.

Шестёрку (четвёрку) цилиндров загружают на плато лабораторной установки и одновременно перемешивают на определённых скоростях. Обрабатываемые образцы сбора смешивают на высокой и низкой скорости поочерёдно. Затем дают время на получение осадка.

Эти три этапа являются своего рода идентичностью реальной последовательности очистки, организуемой на крупномасштабных установках быстрого смешивания с применением коагуляции и флокуляции, а также осадочными бассейнами.

После осаждения образцы теста отбирают из цилиндров, измеряют степень мутности супернатантной (находящейся над осадком) жидкости. Составленный график мутности, в зависимости от дозы коагулянта, помогает определить оптимальную дозировку.

Критерием, полученным в результате теста шести цилиндров, является качество результирующего флокула и степень чистоты жидкости в супернатанте после осаждения. Затем начинается разработка полномасштабного технологического процесса на основе выборочного отбора химических веществ и концентраций.

Результаты исследований воды после прохождения теста могут быть примерно такими. Конкретный результат зависит от концентрации реагентов и других составляющих процесса

Часто результаты теста недостаточны для получения точной картины очистки, несмотря на широкое применение отменного способа тестирования.

Параметры серии тестовых испытаний не гарантируют соответствия результатам, полученным практическим путём на реальной промышленной установке.

Эксплуатация и обслуживание систем очистки

Использовать коагуляторы, флокуляторы, осветлители невозможно без обученного персонала. Техническое обслуживание оборудования флокуляции коагуляции требует регулярности.

Ключевыми аспектами эксплуатации и обслуживания коагуляторов, флокуляторов, осветлителей являются:

Процесс коагуляции-флокуляции сопровождается значительным образованием шлама при осаждении. Эта илистая масса может повторно использоваться в качестве сельскохозяйственных удобрений при условии отсутствия токсичных соединений.

При наличии токсинов твердые отходы необходимо обрабатывать соответствующим образом или утилизировать экологически безопасными способами.

Очистка промышленных сточных вод — видео практика

Представленный видеоролик демонстрирует своего рода практическое руководство по очистке промышленных сточных вод, где используются описанные выше способы:

КРАТКИЙ БРИФИНГ

Источник

Очистка воды коагуляцией и фильтрацией

Подавляющее число водоочистных сооружений в мире используют одни и те же технологии. И последовательно применяют такие методы очистки: коагуляция (+ флокуляция), отстаивание, фильтрацию и обеззараживание. Это наиболее распространенная схема очистки грязной воды и водоподготовки питьевой, которая используется с начала 20 века.

В этой статье мы в основном будем говорить о водоподготовке. Хотя эти же способы используются и для очистки сточных вод.

Авторы: Родион Магомедов, Алексей Кулаков
Время прочтения: 8 мин.

Метод очистки воды коагуляцией

Задача процесса водоподготовки подразумевает удаление из поверхностных, грунтовых вод различных механических примесей, коллоидных и взвешенных веществ. Повысить эффективность водоподготовки помогает метод очистки воды коагуляцией. Коагулирование обеспечивает лучшее выпадение загрязнений в осадок, тем самым ускоряя дальнейшее осаждение и фильтрацию.

Что такое коагуляция и флокуляция?

Коагуляция (Coagulatio — свертывание, сгущение, укрупнение) простыми словами — это объединение мелких частиц в более крупные. Коагуляция приводит к объединению мельчайших взвешенных примесей и выпадению их в виде хлопьевидного осадка.

Реагенты, применяемые для коагуляции, называют коагулянтами. Для коагуляции обычно используют соли алюминия или железа, такие как сульфат алюминия и сульфат или хлорида железа.

Главная особенность коагулянтов – их частицы имеют положительный заряд. Растворенные и взвешенные примеси заряжены отрицательно. Поэтому, в результате взаимодействия коагулянта и взвесей, они слипаются и образуют более крупные образования.

Рис 1: Коагуляция, флокуляция и осаждение

В таблице ниже представлено как время осаждения включений зависит от их размера.

В процессе очистки методом коагуляции важно также время реакции и качество смешения реагента с водой. Коагулянт добавляют в воду, где он быстро смешивается и дальше циркулирует по системе. После реагентной обработки воду можно напрямую подавать на следующую по технологии стадию очистки, например:

После реагентной обработки воду можно напрямую подавать на следующую по технологии стадию очистки, например:

Какие примеси убираются при очистке воды методом коагуляции?

Методом коагуляции из воды эффективно удаляют:

Высокое содержание органических соединений может вызвать неприятных вкус или запах или окрасить воду в коричневый оттенок. Однако, несмотря на то, что коагуляция удаляет часть взвешенных и некоторое количество растворенных частиц, в воде могут оставаться вирусы и бактерии.

В международном исследовании, опубликованном в 1998 году, приводятся данные, что коагуляция и осаждение удаляют от 27 до 84 процентов вирусов и от 32 до 87 процентов бактерий. Но обычно патогенные микроорганизмы удаляются из воды, только потому, что оттуда удаляются растворенные частицы, к которым они прикреплены.

На картинке ниже в воду был добавлен коагулянт и взвеси начали склеиваться и оседать.

Рис.2: Лабораторный тест коагулянта на станции водоподготовки

Хотя коагуляция не может задержать все мельчайшие организмы и вирусы она является важным предварительным элементом очистки, поскольку удаляет растворенные органические примеси, которые затрудняют последующее обеззараживание. В этом случае после коагуляции требуется меньшее количество хлорсодержащих веществ, необходимых для полного обеззараживания воды.

Это позволяет городским очистным сооружениям удешевить процесс, так как используется меньше хлорсодержащих компонентов. При этом качество воды будет выше, потому что снижается содержание тригалометанов, которые образуются как побочный продукт при реакции хлорсодержащих соединений с органическими примесями.

Чтобы сократить количество вредных веществ в чистой воде, следует соблюдать технику безопасности и не превышать дозировку обеззараживающих компонентов, так как в процессе реакции образуются дополнительные примеси и побочные продукты. Их состав зависит от используемого реактива. Примеры коагулянтов и образующихся соединений:

Большинство городских очистных станций используют в качестве коагулянта сернокислый алюминий. Обычно дозировка рассчитывается таким образом, чтобы все примеси извлекались с осадком.

Тем не менее, допускается, что очищенная вода, в которую добавлялись коагулянты на основе алюминия, может содержать некоторое количество алюминия.

Метод очистки воды фильтрацией

Метод фильтрации широко распространен, как в крупных установках водоочистки, так и в бытовых фильтрах малой производительности.

Что происходит с водой во время процесса фильтрации?

Обычно в современных станциях очистки после коагуляции вода под напором поступает на фильтрационную установку, где удаляются примеси за счет продавливания потока, через засыпанный материал. При этом фильтры могут быть сорбционными (используются зернистые сорбенты) или механическими (примеси улавливаются в зазорах между зернами минеральной засыпки). Установки механической фильтрации могут содержать засыпку различной зернистости и в зависимости от этого задерживать загрязнения разной величины.

На рисунке ниже приведен образец самодельного фильтра с несколькими слоями засыпки, которые удерживают разные частицы. Например, диаметр мелкозернистого песка равен 0.1 мм, таким образом, только частицы мельче 0.1 мм могут пройти через этот слой. Но следуют помнить, что такая система сама по себе не обеспечивает достаточного качества воды, так как многие вредные примеси меньше 0.1мм (например, вирусы имеют размер 0.000001мм и меньше).

Рис.3: Самодельный фильтр

Существуют два основных типа фильтрации через песок и гравий: медленная и ускоренная

Медленная песчаная фильтрация

Медленные песочные фильтры (также называются английскими) для очистки воды используют бактерии. Микроорганизмы размножаются в верхнем слое песка и со временем там образуется слой, который называют «schumtzdecke» (немец. – грязное одеяло) или биопленкой.

Этот слой нужно чистить раз в два месяца, когда он становится слишком толстым или когда его пропускная способность снижается слишком сильно. После того как биопленка удалена, бактериям нужно несколько дней, чтобы вновь размножиться. После этого систему можно использовать снова.

Медленные песчаные фильтры применялись на протяжении многих лет. Первые системы начали эксплуатироваться в 19 веке в Лондоне. Недостаток подобных систем – габариты. Иначе говоря, требуется большая площадь песчаного слоя, поскольку вода просачивается через песок слишком медленно – средняя скорость составляет 0.1-0.3 метра в час.

Размеры и регулярные остановки на очистку привели к тому, что в начале 20 столетия водоподготовка медленной фильтрацией стала заменяться ускоренной.

Быстрые песчаные фильтры

Скорые фильтры используют не биологический, а физический способ задержания примесей. Подобные системы получили широкое распространение благодаря небольшим размерам и высокой производительности. По конструкции такие фильтры бывают напорные и самотечные. Во время напорной фильтрации вода проходит через песок со скоростью до 20 метров в час. Очистка обычно проводится дважды в день обратной промывкой, после чего фильтр возвращается в работу.

Однако современные технологии позволяют повысить эффективность медленных фильтров и уменьшить их размеры. Более того, есть примеры, когда современные методы очистки не смогли обеспечить нужного качества, а более «древние» – справились. Так, например, д-р Ханс Питерсон (Канада) обнаружил, что применение биологического процесса в сочетании с быстрыми фильтрами позволяет очистить воду из канадских озер до требуемых показателей.

Возможности современных способов очистки, таких как осаждение и песчаная фильтрация, приведены на схеме ниже, где они сравниваются с мембранными системами: обратным осмосом, ультра и нанофильтрацией. Мембранные системы можно еще назвать фильтрами тонкой очистки.

Рис.4: Возможности технологий фильтрации воды

Минеральные включения размером более 1 мм (графий, песок) можно удалить осаждением. Загрязнения размером 0.1мм (мелкозернистый песок) удаляются на песчаных фильтрах. Но со временем поры забиваются, и примеси не отфильтровываются. Поэтому иногда используют комбинацию материалов, чтобы большие частицы не закупоривали отверстия слишком рано.

Используя для засыпки более мелкозернистые материалы и добавляя коагулянт можно удалять частицы размером от 1 до 100 микрон.

Что удаляется во время фильтрации?

Размер удаляемых частиц, зависит от типа фильтрующей установки. Медленные фильтры удаляют простейшие одноклеточные микроорганизмы и вирусы. В результате получается довольно чистая вода, хотя в качестве мер предосторожностей мы рекомендуем обеззаразить ее.

Быстрые фильтры задерживают взвешенные частицы, к которым могут прикрепляться бактерии, тем не менее, очищенная вода содержит и бактерии. и вирусы.

Таким образом, хотя очистные сооружения задерживают большое количество вредных примесей, после фильтрации требуется обеззараживание, чтобы получить пригодную для питья воду.

Однако, несмотря на то, что скорые песочные фильтры не могут удалить бактерии и вирусы, механическая фильтрация – это важный элемент очистных сооружений. Подобно коагуляции, фильтрация удаляет взвешенные и растворенные вещества. Это также снижает потребность в хлорсодержащих соединениях, требуемых для обеззараживания.

Наша компания производит станции водоподготовки в блочно-модульном исполнении, для обеспечения водой поселков и промышленных объектов, которые удалены от коммуникаций центрального водоснабжения. В технологии очистки применяем методы коагуляции и фильтрации в напорном режиме на механических и сорбционных фильтрах, а также различные способы обеззараживания обеззараживания.

Предыдущая статья

Источник