Koagulants notekūdeņu attīrīšanai: kā izvēlēties + lietošanas noteikumi

Notekūdeņu attīrīšanas metožu ir daudz. Ierīkojot autonomās kanalizācijas sistēmas, papildus parasto filtru uzstādīšanai, kas spēj atsijāt kaitīgās vielas un padarīt ūdeni tīrāku, arvien biežāk tiek izmantota nogulsnēšanas attīrīšanas metode – koagulācija.

Mēs pastāstīsim, pēc kāda principa darbojas koagulants ūdens attīrīšanai. Rakstā, kas tiek piedāvāts iepazīšanai, detalizēti aprakstīti visi praksē izmantotie veidi. Jūs uzzināsiet, kas jāņem vērā, izvēloties līdzekli, un kā to pareizi lietot.

Koagulantu darbības princips

Koagulācija ir ūdens attīrīšanas metode, sasaistot piesārņojošas dispersas vielas, lai tās vēlāk noņemtu mehāniski, filtrējot. Piesārņojošo daļiņu apvienošanās notiek, ievadot koagulējošus reaģentus, kas rada apstākļus vienkāršākai saistīto piesārņotāju izvadīšanai no attīrāmā ūdens.

Termins «coagulatio» latīņu valodā nozīmē «sabiezēšana» vai «sarecēšana». Paši koagulanti ir vielas, kas, pateicoties ķīmiskai reakcijai, spēj radīt nešķīstošus un mazšķīstošus savienojumus, kurus ir vienkāršāk un vieglāk izvadīt no ūdens nekā dispersus komponentus.

Vielu darbības princips balstās uz to, ka to molekulārā forma ir ar pozitīvu lādiņu, bet lielākajai daļai piesārņojumu ir negatīvs lādiņš. Divu negatīvu lādiņu klātbūtne netīro daļiņu atomu uzbūvē neļauj tām savienoties. Šī iemesla dēļ netīrs ūdens vienmēr kļūst duļķains.

Brīdī, kad šķidrumā tiek pievienota neliela koagulanta deva, viela sāk piesaistīt tajā esošās suspendētās daļiņas. Rezultātā, palielinoties izkliedētās gaismas intensitātei, šķidrums uz īsu brīdi kļūst vēl duļķaināks. Galu galā viena koagulanta molekula var viegli piesaistīt vairākas netīrumu molekulas.

Koagulanti provocē stabilu saišu veidošanos starp sīkām piesārņojuma daļiņām un ūdenī esošajiem mikrobiem

Piesaistītās netīrumu molekulas sāk reaģēt ar koagulantu, kā rezultātā tās apvienojas lielos, sarežģītos ķīmiskos savienojumos. Mazšķīstošās, augsti porainās vielas pakāpeniski nogulsnējas dibenā baltu nosēdumu veidā.

Īpašnieka uzdevums ir tikai savlaicīgi noņemt nogulšņus, izmantojot jebkuru viņam pieejamo filtrācijas veidu.

Molekulas, kas pievelkas viena otrai, veido lielas daļiņas, kuras, pateicoties palielinātajam svaram, nogulsnējas un pēc tam tiek izvadītas filtrējot.

Par preparāta iedarbības efektivitāti var spriest pēc nogulšņu veidošanās dibenā baltu pārslveida veidojumu – floku – veidā. Pateicoties tam, terminu «flokulācija» bieži izmanto kā sinonīmu jēdzienam «koagulācija».

Veidojošās pārslas, kuru izmērs var sasniegt no 0,5 līdz 3,0 mm, ir ar lielu virsmu, kurai ir augsta nogulsnējamo vielu sorbcija.

Papildus notekūdeņu attīrīšanai koagulantus izmanto ūdens apstrādē baseinos, tehniskā un dzeramā ūdens sagatavošanā reģionos ar ierobežotiem ūdens resursiem. Iesakām iepazīties ar koagulējošo ķīmisko sastāvu iespējām, kuru īpašības ir aprakstītas mūsu tīmekļa vietnē.

Reaģentu lietošana: par un pret

Mūsdienu iekārtu efektivitāte piemaisījumu neitralizēšanā notekūdeņos nespēj sasniegt maksimālo līmeni bez reaģentu izmantošanas.

Mūsdienu koagulanti ļauj ievērojami palielināt notekūdeņu attīrīšanas procesa intensitāti un kvalitāti. Reaģentu augstās izmaksas atmaksājas ar vairākiem priekšrocībām, kuras tiem piemīt.

Starp neapstrīdamajām sintētisko koagulantu izmantošanas priekšrocībām jāizceļ:

• efektivitāte;
• pieejama cena;
• augsta attīrīšanas kvalitāte;
• universāls pielietojums.

Notekūdeņi ir stabila agresīva sistēma. Koagulācija palīdz to iznīcināt, veidojot lielas daļiņas, lai tās pēc tam izvadītu filtrējot.

Reaģentu izmantošana dod labus rezultātus, izvadot no notekūdeņiem suspendētās un koloidālās daļiņas.

Būtībā koagulējošās fāzes daļiņas, kas izveidotas koagulantu iedarbībā, vienlaikus ir gan pārslu veidošanās centrs, gan smagošanas līdzeklis.

Bet nogulsnēšanas metode ar reaģentu izmantošanu nav bez trūkumiem. Pie tādiem jāmin:

• nepieciešamība stingri ievērot devu;
• liela apjoma sekundāro atkritumu veidošanās, kam nepieciešama papildu filtrēšana;
• darbietilpīga procesa iestatīšana pašu spēkiem.

Rūpnieciskā mērogā koagulācijas procesi tiek izmantoti visur, tie ir ieviesti plūsmā. Lai sistēmu iestatītu mājas apstākļos, būs jāiegādājas īpašas iekārtas, kuru izmaksas ir diezgan augstas.

Lielākā daļa saimnieku šo jautājumu risina, izmantojot atsevišķus sadzīves tipa koagulantus, kas tiek pārdoti neliela tilpuma traukos.

Aktīvās vielas vienkārši pievieno šķidrumam, un pēc tam filtrē nogulsnes, kas izgulsnējušās apakšā; bet šis process ir diezgan darbietilpīgs, tāpēc tā īstenošanai tiek patērēts daudz laika.

Atsevišķos gadījumos koagulācija var tikt veikta tieši mehāniskajā filtrācijas sistēmā. Šim nolūkam reaģentu ievada cauruļvada posmā ar apstrādājamo šķidrumu pirms tā padeves uz filtru. Un šajā gadījumā filtrācijas sistēmā nonāk jau svešas daļiņas, kas «pārveidotas» pārslās.

Pamata koagulantu veidi

Ir daudz koagulantu šķirņu. Mēs šajā rakstā sīkāk neuzskaitīsim to formulas. Apskatīsim tikai divas galvenās grupas, kuras atkarībā no izejmateriāla iedala organiskajos un neorganiskajos.

Viena koagulantu kategorija spēj atdzelžot ūdeni un izvadīt no tā alumīnija sāļus, cita – paaugstināt vai pazemināt skābuma pH rādītāju, daži reaģenti – sniegt kompleksu efektu.

Šodien ar koagulantu ražošanu nodarbojas daudzi vietējie un ārvalstu uzņēmumi. To ražotie jaunās paaudzes reaģenti atšķiras no koagulantiem, kas tika ražoti vēl Padomju Savienības laikā, ar uzlabotām tehniskajām īpašībām.

Organiskas dabiskas vielas

Tie ir īpaši radīti reaģenti, kas, paātrinot ūdenī esošo agresīvi nestabilo daļiņu salipšanu, veicina to atdalīšanas un nostādināšanas procesu atvieglošanu. Organika palīdz stimulēt piesārņotāju apvienošanos blīvās suspensijās un emulsijās, kas atvieglo to izvadīšanu no ūdens.

Augstmolekulārās vielas labi cīnās ar hloru un efektīvi novērš nepatīkamas 'smaržas' šķidrumā, piemēram: bieži sastopamo sērūdeņraža smaku dzelzi saturošā šķidrumā.

Mijiedarbojoties ar piesārņojumu molekulām, organiskie koagulanti ievērojami samazinās savā izmērā. Pēc reakcijas pabeigšanas tie izkrīt neliela daudzuma nogulšņu veidā.

Pateicoties tvertnes apakšā uzkrājošos nogulšņu apjoma samazināšanai, filtrēšana ir daudz vienkāršāka un ātrāka. Tajā pašā laikā samazinātais nogulšņu daudzums nekādā veidā neietekmē attīrīšanas kvalitāti.

Izejvielu bāzes ierobežotības dēļ dabīgie reaģenti nav atraduši plašu pielietojumu notekūdeņu attīrīšanā rūpnieciskā mērogā. Bet mājsaimniecības vajadzībām tos izmanto bieži.

Sintētiski koagulējoši savienojumi

Šāda veida reaģenti tiek radīti uz minerālu un sintētisko elementu bāzes. Polimeri veicina augsta katjonu lādiņa veidošanos, tādējādi stimulējot ātru pārslu parādīšanos. Tie lieliski mijiedarbojas ar ūdeni, radot uz to kompleksu ietekmi: mīkstinot tā struktūru, kā arī atbrīvojot no rupjiem piemaisījumiem un sāļiem.

Visplašāk izplatītas ir daudzvērtīgo metālu sāļi, kas radīti uz dzelzs vai alumīnija bāzes. Dzelzi izmanto rupjai tīrīšanai.

Flokulanti – sekundārie koagulanti, kas pārvērš suspensijas un emulsijas pārslās, tiek izmantoti kopā ar primārajiem koagulantiem. Tandēms spēj attīrīt gan mazas sadzīves atkritumu porcijas, gan lielus apjomus, ko rada rūpniecības uzņēmumi.

No dzelzs savienojumiem vispopulārākie ir:

• dzelzs hlorīds – higroskopiski kristāli ar tumšu metālisku spīdumu, lieliski novērš lielas piesārņojumu daļiņas un viegli izvada sērūdeņraža smaku;
• dzelzs sulfāts – kristālisks higroskopisks produkts labi šķīst ūdenī un ir efektīvs kanalizācijas notekūdeņu attīrīšanā;

Pateicoties zemam viskozitātes līmenim pie mazas molekulmasas, šādi reaģenti lieliski šķīst jebkura veida apstrādājamā šķidrumā.

No alumīnija bāzes koagulantiem visplašāk izplatīti ir:

• alumīnija oksihlorīds (OHA) – izmanto ūdens apstrādei ar paaugstinātu dabisko organisko vielu saturu;
• alumīnija hidroksihlorsulfāts (GSHA) – lieliski tiek galā ar notekūdeņu dabīgajiem nogulumiem;
• alumīnija sulfāts – neattīrīts tehnisks produkts pelēkzaļu gabalu veidā tiek izmantots dzeramā ūdens attīrīšanai.

Iepriekšējos gados polimērus izmantoja tikai kā piedevu neorganiskajiem koagulantiem, izmantojot tos kā stimulatorus, kas veicina pārslu veidošanās paātrināšanu. Mūsdienās šos reaģentus arvien biežāk izmanto kā galvenos, aizstājot ar tiem neorganiskos.

Ja salīdzina organiskās un sintētiskās vielas, tad pirmās uzvar ar to, ka darbojas daudz ātrāk. Turklāt tās spēj funkcionēt praktiski jebkurā sārmainā vidē un nestājas mijiedarbībā ar hloru.

Lai adsorbētu ūdenī izšķīdušos sāļus, smago metālu jonus un citas suspendētās vielas, organiskā reaģenta porcija būs nepieciešama vairākas reizes mazāka nekā sintētiskā analoga (+).

Organiskie aktīvie savienojumi uzvar arī tajā, ka nemaina pH rādītāju ūdenī. Tas ļauj tos izmantot ūdens attīrīšanai, kur atrodas planktona kolonijas, aug aļģes un lieli mikroorganismi.

Ieteikumi līdzekļu izvēlei

Koagulanta izvēlei notekūdeņu attīrīšanā ir jāpieiet ļoti uzmanīgi. Lai gan viela neapdraud cilvēka veselību, tās darbībā ir diezgan šaura specializācija.

Izvēloties koagulantu notekūdeņu attīrīšanai, var izmantot arī uzziņu līdzekļus, taču pirms palīgmateriāla iegādes tomēr vajadzētu konsultēties ar profesionāļiem, kas specializējas ūdens attīrīšanas jomā.

Lai pasargātu sevi no vilšanās koagulanta zemas efektivitātes gadījumā, mēs iesakām iepriekš nodot ūdeni analīzei. Laboratorijas pētījumi sniegs priekšstatu par sastāvu un palīdzēs izvēlēties vispiemērotāko apstrādes veidu.

Zinot piesārņotā ūdens sastāvu, būs daudz vieglāk izvēlēties optimālo koagulanta variantu, kas palīdzēs ātri atrisināt problēmu.

Koagulanti ir diezgan specifiskas vielas. Atsevišķos gadījumos tie spēj atbrīvot ūdeni no elementiem, citos – gluži pretēji, pastiprināt savu darbību. Piemēram, alumīnija un dzelzs sulfāta bāzes aktīvās vielas lietojums var dot trīskāršu efektu: attīrīt saturu, kā arī atdzelzsēt to un būtiski mīkstināt.

Izmantojot jebkura veida koagulantu, galvenais ir ievērot ražotāja ieteikto dozējumu. Pārāk maza aktīvās vielas deva izraisīs reakciju, bet tā noritēs ne tik intensīvi, kā nepieciešams pienācīgai attīrīšanai. Nogulsnes izgulsnēsies lēni, un šķidrums neatbrīvosies no kaitīgajiem piemaisījumiem.

Turklāt, pārkāpjot dozējumu, pārslas sāk nogulsnēties nevienmērīgi. Tādēļ ūdenī veidojas daudz mikropārslu, kuras to mazo izmēru dēļ filtri neaiztur.

Aktīvie reaģenti tirgū ir pieejami granulu, frakciju un gabalu, kā arī nelielu bezformīgu plāksnīšu veidā.

Lai vienkāršotu nepieciešamā aktīvās vielas apjoma aprēķināšanas uzdevumu, ražotāji izlaiž koagulantus iepakojumos, kas aprīkoti ar dozatoriem, neaizmirstot pievienot detalizētu lietošanas instrukciju.

Nosacījumi procesa norisei

Maksimālā notekūdeņu attīrīšanas efektivitāte tiek panākta ar kompleksu pieeju problēmas risināšanai. Tāpēc, ierīkojot autonomas attīrīšanas iekārtas, koagulācija tiek izmantota kopā ar mehānisko un bioloģisko attīrīšanu.

Šim nolūkam tiek būvētas konstrukcijas, kas sastāv no vertikāliem nostādinātājiem, kas sadalīti ar starpsienām. Pateicoties tam, notekūdeņi tiek pakļauti daudzpakāpju attīrīšanai. Vispirms tie tiek nostādināti, pēc tam attīrīti ar baktēriju pārstrādes palīdzību, pēc tam nonāk kamerā, kur notiek koagulācijas process, un beigu posmā tiek filtrēti.

Koagulants var atrasties atsevišķā plastmasas konteinerā, kas piekārts tualetes podā, tādēļ katrā skalošanas reizē reaģenta daļiņas nonāk sistēmā kopā ar notekūdeņiem.

Specializētā aprīkojuma uzstādīšanu, aptuvenās palīgmateriālu devas aprēķināšanu un sākotnējo kontroli visos notekūdeņu attīrīšanas procesa posmos labāk uzticēt profesionāļiem.

Koagulācijas shēma ietver trīs galvenos posmus:

1. Koagulanta ievadīšana piesārņotajā šķidrumā.
2. Apstākļu radīšana maksimālai aktīvā reaģenta mijiedarbībai ar piemaisījumiem.
3. Nostādināšana ar sekojošu nogulsnējušos daļiņu filtrēšanu.

Nepieciešamais nosacījums koagulācijas norisei ir pretēja lādiņa daļiņu vienlīdzība. Tāpēc, lai nodrošinātu vēlamā rezultāta sasniegšanu, iegūstot vislielāko notekūdeņu duļķainības samazinājumu, ir tik svarīgi ievērot izmantotā reaģenta koncentrāciju.

Izmantojot koagulantus notekūdeņu attīrīšanai, jāņem vērā, ka šīs vielas darbojas tikai pozitīvā temperatūrā.

Reaģentu darba diapazons svārstās no 10 līdz 40°C, un, ja temperatūra pārsniedz šo rādītāju, reakcija sāk noritēt daudz lēnāk

Tāpēc ir tik svarīgi nodrošināt apstrādājamā ūdens uzsildīšanas stabilitāti.

Lai paātrinātu koagulācijas procesu, ūdenim var pievienot vielas, kas spēj veidot koloidālās dispersijas sistēmas – flokulantus. Šim nolūkam visbiežāk izmanto: cieti, poliakrilamīdu, aktivēto silikātu. Tie adsorbējas uz koagulanta pārslām, pārvēršot tās stiprākos un lielākos agregātos.

Flokulantu ievada kontakta vides zonā 1-3 minūtes pēc koagulanta ievadīšanas. Līdz tam laikam mikrodaļiņu veidošanās procesi un tai sekojošā nogulsnējošo vielu sorbcija ir pabeigti.

Nogulšņu daudzums, kas izgulsnējas kontakta rezervuāros, ir atkarīgs no izmantotā reaģenta veida un apstrādājamo notekūdeņu iepriekšējās attīrīšanas pakāpes.

Vidēji pēc mehāniskās attīrīšanas nogulšņu apjoms uz vienu cilvēku diennaktī ir aptuveni 0,08 litri, pēc biofiltrācijas – 0,05 l, bet pēc apstrādes aeroteneķī – 0,03 litri. Tas ir savlaicīgi jāizvāc, rezervuāram piepildoties.

Secinājumi un noderīgs video par tēmu

Koagulanta darbības princips:

Sadzīves koagulējošo produktu video prezentācija:

Izmantojot koagulācijas metodi, Jūs iegūsiet lielisku iespēju sasniegt augstu rezultātu ar nelieliem ieguldījumiem. Pareizi izvēloties reaģentu un radot nepieciešamos apstākļus tā ekspluatācijai, nebūs grūti attīrīt notekūdeņus uzreiz no daudziem piemaisījumiem un piesārņojumiem.

Vai, iepazīstoties ar mūsu sniegto informāciju, radās jautājumi? Vai zināt koagulantu lietošanas smalkumus praksē? Lūdzu, dalieties zināšanās un iespaidos, kā arī uzdodiet jautājumus zemāk esošajā blokā.