Реагенты для питьевой воды

Органические коагулянты: Серия Floquat^tm

До появления в 60-х годах синтетических органических полимеров коагуляция производилась с использованием неорганических коагулянтов, таких как сульфат алюминия и хлорид железа.

Вначале полимеры использовались как добавка к неорганическим коагулянтам для более интенсивного образования хлопьев. Сегодня эти полимеры применяются как основные коагулянты, полностью или частично заменяя неорганические.

Они оказались более экономичными в широком диапазоне процессов, включая осаждение, флотацию и фильтрацию. В этих применениях полимеры доказали свою способность стабильно обеспечивать качество очищенной воды, соответствующее установленным стандартам, при оптимальной надежности, эффективности и экономичности.

Преимущества органической коагуляции

По сравнению с неорганическими коагулянтами полимерные коагулянты обладают следующими преимуществами:

- обеспечивают такой же или лучший результат при значительно меньших, до 10 раз, дозах

- работают в широком диапазоне pH и щелочности

- не изменяют pH очищенной воды

- не боятся хлорирования

- не добавляют в очищенную воду растворенных металлов (т.е. алюминия или железа)

- увеличивают скорость службы фильтров прямой фильтрации

- удаляют одноклеточные водоросли

- минимизируют объем образуемого осадка

- образуют легче обезвоживаемый осадок

- сокращают расходы на обработку и удаление осадка

- более удобны в приготовлении и использовании

SNF Floerger является ведущим производителем двух главных типов органических катионных коагулянтов:

-ПолиАМИНЫ

-ПолиДАДМАХ

Серия полимерных кагулянтов FLOQUAT^TM обеспечивает:

- высокий катионный заряд, необходимый для дестабилизации отрицательно заряженных коллоидных частиц и обеспечения быстрого образования хлопьев

- относительно низкие молекулярную массу и вязкость, необходимые для того, чтобы обеспечить хорошее распределение полимера в обрабатываемой воде и катионных зарядов вокруг коллоидных частиц

Органические коагулянты ПолиАМИНЫ Серия Floquat^tm

Наши четвертичные полиамины производятся путем реакции конденсации первичных или вторичных аминов на эпихлоргидрине. За счет управления последовательностью добавления мономера в реактор мы можем менять молекулярную массу в пределах от 10000 до 1000000.

Удельный катионный заряд и связывающая способность этих коагулянтов определяется именно действием аминов. Полиамины отличаются от других полиэлектролитов тем, что их катионный заряд располагается на главной молекулярной цепи.

Основные свойства:

- молекулярная масса от 10000 до 1000000

- жидкая форма, концентрация от 40 до 50%

- расположение катионного заряда на главной цепи

- вязкость 50%-ного раствора от 40 до 20000 сПз

- стойкость к хлорированию

- совместимость при смешивании с неорганическими коагулянтами

- исключительная стойкость при хранении

- возможность применения неразбавленным или в растворе

ПолиАМИНЫ

Технические данные:

Растворимые в воде катионные полимеры в жидкой форме

Серия Floquat^tm

Упаковка: пластиковая оплетенная бутыль 25кг / пластиковая бочка 225 кг / контейнер 1100 кг / другие емкости по заказу.

Все эти данные приведены только для информации. Они не могут рассматриваться как спецификация и не гарантируют использование или какую-либо зависимость от существующих патентов.

PolyDADMAC

Серия FLOQUAT^TM FL 45

Коагулянты PolyDADMAC (диаллилдиметиламмоний хлорид) синтезированы из аллилхлорида и диметиламида. Реактивность аллилового радикала в DADMAC во время полимеризации ограничивает молекулярную массу полимера.

Основные свойства:

- молекулярная масса от 10000 до 1000000

- в порошке или в жидкой форме

- с концентрацией от 20 до 40%

- катионные заряды расположены на вторичной цепи

- вязкость 40%-ного раствора в жидкой форме от 40 до 20000 сПз

- стойкость к хлорированию

- совместимость при смешивании с неорганическими коагулянтами

- исключительная стойкость при хранении

- возможность применения неразбавленным или в растворе

Полимеризация происходит циклическим путем с образованием следующей структуры:

ПолиДАДМАХ

Технические данные:

Растворимые в воде катионные полимеры в жидкой форме

Серия FLOQUAT^TM FL 45

Упаковка: пластиковая оплетенная бутыль 25кг / пластиковая бочка 210 кг / контейнер 1100 кг (FL 45 VHM, CLV, C) / контейнер 1050кг (FL45DL, FL45) / другие емкости по заказу.

Органические флокулянты

Серия FLOPAM^TM PWG

После дестабилизации коллоидной суспензии коагулянтами, чтобы увеличить эффективность процесса очистки, часто применяются полимерные флокулянты. Благодаря своей очень большой молекулярной массе эти полимерные флокулянты чрезвычайно эффективно образуют мостики между микрохлопьями, возникшими при коагуляции, создавая более крупные макрохлопья.

Использование вслед за коагуляцией очень малых количеств эти флокулянтов (0,01-0,5мг/л) максимизирует захват частиц, ускоряет образование хлопьев и делает хлопья более плотными и быстро осаждаемыми. Использование флокулянтов для этой цели позволяет также ограничить дозировку коагулянтов до минимального количества, необходимого для дестабилизации коллоидной суспензии, поскольку при этом не требуется избыточное количество коагулянта для образования суспензии, способной выпасть в осадок.

Уникальные рабочие характеристики полимерных флокулянтов дают возможность пользоваться преимуществами максимальной гибкости вариантов очистки.

Флокулянты позволяют:

-максимизировать количество воды при минимизации времени отстаивания и исключить перенос частиц

- достигать запланированной производительности при меньших расходах

- увеличивать производительность без капитальных затрат

- повысить эффективность системы фильтрации и увеличить срок службы фильтров

- минимизировать расходы, трудоемкость и проблемы, связанные с удалением отходов

Анионные и неионные полимеры

SNF Floerger производит широкий спектр полимерных флокулянтов для использования в технологиях очистки питьевой воды.

Серия полимерных флокулянтов FLOPAM^TM PWG (Potable Water Grade – класс питьевой воды) включают катионные, анионные и неионные флокулянты. Они могут поставляться в виде порошка в широком диапазоне плотностей заряда и молекулярных масс.

Неионный

FLOPAM^TM

Серии AH 912 PWG-FA 920 PWG

Эти флокулянты представляют собой акриламидные гомополимеры, получаемые путем полимеризации акриламидных мономеров. Плотность их заряда нулевая, т.е. они не имеют ни положительного, ни отрицательного электрического заряда. Они могут поставляться с молекулярной массой от 5 до 15 миллионов.

Растворимые в воде анионные полимеры в порошкообразной форме

Технические данные:

Серия FLOPAM^TM

FA 920 PWG

AH 912 PWG

AN 900 PWG

Все эти данные приведены только для информации. Они не могут рассматриваться как спецификация и не гарантируют использование или какую-либо зависимость от существующих патентов.

Органические флокулянты анионные и неионные

Серия FLOPAM^TM PWG

Анионный

FLOPAM^TM PWG

Серия AT 900 PWG

Эти флокулянты получаются путем сополимеризации мономеров акриламида и акрилата натрия в различных пропорциях. Пригодность каждого продукта из серии для флокуляции конкретной суспензии определяется количеством функциональных групп.

Они отрицательно заряжены с плотностью заряда от <1 до 50% и могут поставляться с молекулярной массой от 5 до 22 миллионов.

Упаковка: многослойные мешки 25 кг / большие мешки 750 кг / другая паковка по заказу.

Катионные полимеры

Серия FLOPAM^TM FO 4000 PWG

Эти флокулянты получаются путем сополимеризации мономеров акриламида и метилхлорида ADAM (триметиламмонийэтилакрилат хлорид). Они положительно заряжены, имеют плотность заряда в диапазоне от >0 до <15% и поставляются с молекулярными весами от 3 до 15 миллионов.

Технические данные:

Серия FLOPAM^TM FO 4000 PWG

Растворимые в воде катионные полимеры в порошкообразной форме

Все эти данные приведены только для информации. Они не могут рассматриваться как спецификация и не гарантируют использование или какую-либо зависимость от существующих патентов.

Лабораторные испытания

При разработке программы полимерной обработки, которая позволит наиболее эффективно и экономично обеспечить оптимальные результаты очистки в реальных производственных условиях, важную роль играют лабораторные испытания.

Контрольный анализ в стаканах является стандартным методом таких испытаний. Он позволяет сравнительно быстро и просто проверить и сравнить ряд вариантов обработки и оценить влияние на эффективность и стоимость очистки таких ключевых факторов, как:

- химическая обработка: тип коагулянта, тип флокулянта, концентрация и дозировка, последовательность введения реактивов;

- режимы обработки: интенсивность и продолжительность перемешивания, время осаждения и т.д.

Методика 1 контрольного анализа в стаканах служит для определения минимальной дозы коагулянта, требующейся для дестабилизации коллоидных суспензий в неочищенной обрабатываемой воде, и избытка коагулянта, требующегося для обеспечения удовлетворительной скорости осаждения, если предполагается использовать только коагулянт.

Методика 1

Выбор первичного коагулянта и его дозировка

Шаг 1: измерьте температуру, pH и мутность неочищенной воды, подлежащей обработке

Шаг 2: залейте в каждый стакан 1 литр неочищенной воды, подлежащей обработке

Шаг 3: добавьте в каждый стакан - в неразбавленном виде или в растворе - различные, предварительно измеренные количества органического коагулянта, с добавлением или без добавления минерального коагулянта

Шаг 4: фаза быстрого перемешивания: гидролиз (250 об/мин в течение 2 мин.)

Шаг 5: фаза медленного перемешивания: образование хлопьев (40 об/мин в течение 15 мин.)

Шаг 6: фаза без перемешивания: осаждение (20 мин.)

Шаг 7: взятие проб и оценка недосадочного слоя через 3,5 и 20 мин.

Методика 2 контрольного анализа в стаканах служит для определения флокулянта и его дозировки, требующейся для обеспечения удовлетворительной скорости осаждения без добавления дополнительного коагулянта.

Методика 2:

Выбор и дозировка флокулянта

Шаг 1: измерьте температуру, pH и мутность неочищенной воды, подлежащей обработке Шаг 2: залейте в каждый стакан 1 литр неочищенной воды, подлежащей обработке

Шаг 3: добавьте органический коагулянт, основываясь на результатах, полученных в опыте по методике 1

Шаг 4: фаза быстрого перемешивания: гидролиз (250 об/мин в течение 2 мин.)

Шаг 5: добавьте в каждый стакан различные, предварительно измеренные количества флокулянта

Шаг 6: фаза быстрого перемешивания: для размешивания флокулянта

Шаг 7: фаза медленного перемешивания: рост хлопьев (40 об/мин в течение 5 мин.)

Шаг 8: фаза без перемешивания: осаждение (10 мин.)

Шаг 9: взятие проб и оценка недостаточного слоя

Критерии оценки:

- размер хлопьев: визуальная оценка размера и роста хлопьев в фазах перемешивания

- мутность надосадочного слоя в течение всей фазы осаждения (кривые: мутность = f(доза коагулянта) и мутность = f (время осаждения))

- органические вещества в надосадочном слое после осаждения

- в зависимости от применения: щелочность, pH, остаточный алюминий и т.д.

Методики контрольного анализа в стаканах, описанные выше, приведены только для примера. Программа реального проведения контрольного анализа в стаканах должна основываться на специфических условиях каждого конкретного водоочистного сооружения. При применении конкретной продолжительности и скорости перемешивания и конкретной продолжительности осаждения метод контрольного анализа в стаканах позволяет очень точно определить типы и дозировку коагулянта и флокулянта. необходимые для наиболее эффективного и экономичного получения очищенной воды желаемого качества.

Промышленное применение

При промышленном применении органических полимеров для очистки питьевой воды необходимо учитывать свойства очищаемых поверхностных вод.

Промышленное применение коагулянтов и флокулянтов зависит от множества параметров, таких как pH, мутность, щелочность, жесткость и содержание органических веществ в неочищенной воде.

Применение коагулянтов

При очистке питьевой воды катионные органические коагулянты могут применяться в качестве основных коагулянтов или совместно с минеральными коагулянтами. При использовании в качестве основных органические коагулянты могут сократить, а в некоторых случаях и исключить применение традиционных минеральных коагулянтов (солей металлов).

При совместном использовании половина дозы минерального коагулянта может быть заменена в десять раз меньшим количеством органического коагулянта.

Оптимальный состав смеси определяется в зависимости от типа очищаемой воды. Оба коагулянта можно смешать, но отдельное введение двух реагентов часто более эффективно влияет на качество коагуляции. На качество получаемой воды влияет также очередность, в которой они вводятся.

Если поверхностные воды мягкие и содержат мало минеральных солей, то органические коагулянты очень эффективны, поскольку для нормальной работы им требуется малая щелочность.

Поскольку обработка осадка требует больших расходов (обезвоживание, сжигание), то использование органических коагулянтов ведет к дополнительной экономии, так как образуется меньшее количество осадка.

Независимость органических коагулянтов от величины pH означает, что эти реагенты эффективны при применении в различных системах очистки.

Применение флокулянтов

Добавление флокулянта после коагуляции может оказаться необходимым в зависимости от времени осаждения, принятого на данной водоочистной установке. Чем меньше время осаждения, тем нужнее оказывается применение флокулянта. В некоторых случаях добавление флокулянта может заметно увеличить входной поток, не снижая качества.

Количество добавляемого флокулянта очень мало, оно лежит в пределах от 0,01 до 0,5 мг/л.

Устройства для разведения и дозирования полимеров

Жидкие органические коагулянты

Полимерные коагулянты серии FLOQUAT^TM легко растворяются в любых концентрациях, удобных для применения. Специальных операций для разбавления или перемешивания не требуется. Большинство этих полимеров можно разводить в баках со встроенной стационарной мешалкой. В случае продуктов с относительно высокой вязкостью рекомендуется заполнить бак водой так чтобы она только покрывала лопасти мешалки, затем ввести нужное количество полимерного коагулянта и, включив мешалку, долить бак доверху. Рекомендуется разбавлять продукт до 1 - 20% при его использовании для очистки воды, поскольку при этом полимер более эффективно распределяется в установке, и уменьшается опасность локальной передозировки. Для достижения полной коагуляции раствор полимера следует вводить в установку в точке, где имеется достаточная турбулентность, чтобы обеспечить хорошее смешивание и дисперсию. В идеале за этой точкой турбулентности должна следовать зона спокойного течения. Поскольку полимерные коагулянты не боятся механического разрушения, можно использовать передаточный насос любого типа (например, лопастной, поршневой или диафрагменный).

Порошкообразные органические флокулянты

Хотя полимерные флокулянты серии FLOPAM^TM полностью растворимы в воде, порошкообразные полимеры имеют некоторые особенности, которые требуют особой осторожности при приготовлении растворов, чтобы обеспечить полное растворение без потери свойств:

- частицы порошкообразного полимера имеют тенденцию слипаться при смачивании, если они плохо диспергированы

- эти полимеры могут механически разрушаться при интенсивном размешивании

- полученные растворы, даже при разведении, крайне вязки

Полное смачивание отдельных частиц – наиболее важное требование при приготовлении растворов из порошкообразного полимера.

Диспергаторы аспираторного типа обеспечивают идеальное приближение к хорошему смачиванию частиц полимерного порошка. Эти устройства вводят твердые частицы полимера в воду, используя вакуум, созданный давлением воды. Также может применяться статическое смачивание с применением ручных эжекторов и смачивающих лопаток. Смоченный полимер вводится в растворный бак с высокоскоростной мешалкой, способной перемешивать все его содержимое при скоростях до 400 об/мин. Перемешивание раствора должно производиться до полного растворения. Для достижения лучших результатов растворы следует готовить в наибольшей концентрации, а затем доводить до нужной рабочей концентрации при введении в очищаемую воду. Эти полимерные флокулянты в растворе являются псевдопластиками и становятся тем менее вязкими, чем больше они разрываются. При определенной степени разрыва их молекулы необратимо разрушаются. | Следует избегать использования высокоскоростных мешалок, дезинтеграторов и центробежных насосов, чтобы не допустить сильного измельчения, которое может разрушить полимерные цепи.

Установки FLOQUIP^TM для разведения и дозирования полимерных порошков специально сконструированы для эффективного, экономичного и безотказного применения полимерных флокулянтов. Мы поставляем легко монтируемые на месте применения автоматические и полуавтоматические установки, рассчитанные на выполнение практически любых требуемых задач. Мы также можем спроектировать установку для выполнения Ваших специфических требований по заказу.

Технология подготовки питьевой воды

Общая схема очистки питьевой воды

- Первичная очистка (грубая фильтрация, удаление мелких твердых частиц, обезжиривание) может быть оправдана только в случае большой загрязненности поверхностных вод. Она предназначена для удаления крупных частиц вещества, которые могут мешать другим процессам очистки.

- Физическое (аэрация) или химическое (O₃, Cl, Cl₂O₂) предокисление

для удаления растворенных газов (CO₂, H₂S)

для окисления некоторых компонентов (органических веществ, ^Fe2+ или Mn²⁺).

- Коагуляция, флокуляция

Образование хлопьев из коллоидных частиц. Важнейшая ступень для успешного разделения твердой и жидкой фаз.

- Флотация

Разделение твердой и жидкой фаз впрыскиванием воздуха и реактивов, чтобы образовавшиеся хлопья могли всплыть.

- Осаждение

Разделение твердой и жидкой фаз путем седиментации. Часто эффективность осаждения увеличивается внутренней или внешней рециркуляцией осадка для преобразования диффузной флокуляции в контактную.

- Фильтрация

Разделение твердой и жидкой фаз путем фильтрования через слой песка. Фильтрация происходит под действием силы тяжести или под давлением. Она в основном задерживает частицы в толще фильтрующей среды. При прямой фильтрации слой песка служит одновременно флокулятором и фильтром.

Дополнительная обработка (O₃, адсорбция активированным углем)

Удаляет избыточные органические вещества.

Дезинфекция (O₃, УФ, Cl, Cl₂, O₂)

Обеспечивает стабильность качества очистки (остаточный эффект) и удаляет патогенные микроорганизмы (бактерицидный эффект).

Специальная обработка

Удаление железа: окисление ^Fe2+ аэрацией (уменьшение CO₂)

Удаление марганца: окисление Mn²⁺ аэрацией

Декарбонизация снижает жесткость воды, вызванную избытком кальция

Нейтрализация агрессивной воды (богатой CO₂, бедной карбонатами)

Оборудование для очистки питьевой воды

Флокуляция

Химическую обработку воды можно разделить на 2 стадии. Первая стадия заключается в дестабилизации коллоидов и образовании хлопьев, а вторая - в разделении твердой и жидкой фазы. Важно, чтобы в используемую технологию (флокулятор) было включено интенсивное перемешивание для интенсификации столкновений реагентов (коагулянта или флокулянта) с коллоидными частицами в суспензии. Однако эффект смешения не должен быть слишком сильным, в противном случае он может разрушить образующиеся хлопья.

Перемешивание должно быть быстрым для коагуляции (мгновенное смешение) и медленным для флокуляции.

Флокуляция - это процесс, который протекает сравнительно быстро, а полученные результаты иногда совершенно не похожи на результаты, полученные в лаборатории. Изменчивость неочищенной воды во времени означает, что процесс должен быть достаточно долгим, чтобы обеспечить должную эффективность в наиболее сложные периоды очистки.

Осаждение

В процессе седиментации хлопья оседают на дно камеры осаждения с горизонтальным или вертикальным потоком. Существуют различные типы камер осаждения:

- прямоугольные и круглые емкости с горизонтальным потоком

- прямоугольные и круглые емкости с вертикальным потоком

- пластинчатые емкости отстоя

Для седиментации химического осадка рекомендуются баки с вертикальным потоком, так как они имеют лучшую контактную поверхность, и поэтому разделение фаз происходит эффективно.

Флотация

В этом процессе осадок отделяется посредством впрыскивания воздуха. Химические хлопья имеют малую плотность и большую площадь поверхности, и поэтому особенно пригодны для флотации.

Фильтрация

Этот процесс обычно применяется совместно с осаждением и флотацией, как завершающий этап очистки воды. В контексте химической флокуляции фаза фильтрации полностью отделена от ступени разделения твердой и жидкой фаз (прямая фильтрация).

Существуют два типа фильтрации:

-нисходящая фильтрация

 -восходящая фильтрация

Обработка осадка (обезвоживание)

Законодательство многих стран требует проведения обработки отходов осаждения и фильтрации. Обезвоживание осадка обычно производится с помощью центрифуг, ленточных фильтров или пресс-фильтров.

Обычно отделенная вода нейтрализуется и возвращается обратно к началу очистных сооружений. В этом случае необходимы флокулянты, применяемые для питьевой воды. Осадок, изменившийся за время хранения, обычно требует обработки катионным полимером или комбинацией коагулянта и анионного флокулянта. Необходимое количество полимера составляет от 3 до 15кг на тонну сухого вещества.

Применение FLOQUAT^TM и FLOPAM^TM PWG одобрено для обработки питьевой воды в Америке и Европе

PWG – Potable Water Grade – класс питьевой воды

Указанные данные приведены только для информации и являются актуальными на момент публикации.