Высокомолекулярные флокулянты в процессах очистки природных и сточных вод
1.1 Очистка природной воды коагулянтами и флокулянтами
Природная вода является сложной коллоидной системой, содержащей органические и неорганические вещества, а также тонкодиспергированные компоненты. Кроме того, качество природных вод может меняться в зависимости от времени года, химического и дисперсионного состава. Поэтому при производственных испытаниях необходимо учитывать качество исходной воды и индивидуальные особенности водоочистных станций. Влияние этих факторов на водоочистку охарактеризовано в монографиях [1, 3, 4, 15], а влияние коагулянтов - в монографиях [16, 4]. Одной из основных задач в технологии водообработки является выбор оптимальных видов реагентов для конкретного водоисточника, определение условий их применения и необходимых доз. Для очистки природной воды от взвешенных и коллоидно-дисперсных веществ на отечественных водопроводных станциях до последнего времени применялись в основном коагулянт - сульфат алюминия (СА) и флокулянт - ПАА. Отдельные сведения по реагентной обработке воды поверхностных источников с использованием коагулянтов и флокулянтов приведены в работах, опубликованных в последние годы [17 - 19].
Использованная технология очистки воды р. Дон на водопроводной станции г. Новочеркасска предусматривает применение бинарных реагентов - высокомолекулярного флокулянта Феннопола А-321 с коагулянтами - гидроксохлоридом алюминия (ГОХА) и СА (сульфатом алюминия) [20]. Влияние коагулянтов на мутность очищенной воды при отстаивании показано на рис. 1.1.
Рис. 1.1 - Зависимость мутности воды N (мг·л-1) от времени t (мин) при применении гидроксохлорида алюминия (1, 2, 3) и сульфата алюминия (1, 2, 3).
Как видно, в широком интервале концентраций ГОХА обеспечивает более полное осветление воды и его оптимальная доза меньше, чем СА. Добавки Феннопола (доза 0.15-0.2 мг·л-1) эффективно осветляли воду при температуре 200С и снижали дозу коагулянта до 2-4 мг·л-1. Аэрирование воды на стадии её смешения с реагентами ускоряло процесс десорбции углекислоты, образующейся вследствие гидролиза коагулянта, и увеличивало завершённость гидролиза. Удаление углекислого газа из сферы реакции гидролиза способствовало образованию плотных хлопьев, быстрому их осаждению и осветлению воды.
Сопоставление действия СА (К1) и ГОХА (К2) в отсутствие и присутствии ПАА при очистке воды р. Волги на водопроводной станции КУП “Водоканал” г. Казани показано в работе [21]. Результаты испытаний, проведенных в летний период 1999 г., показаны в табл. 1.1.
Табличные данные свидетельствуют об улучшении нормативных показателей очищенной воды при замене СА на ГОХА.
Таблица 1.1 - Влияние сульфата алюминия (К1) и гидроксохлорида алюминия (К2) в сочетании с ПАА на качество очищенной воды в различные дни испытаний [С(AI) = 4 мг·л-1, С(ПАА)=0.15 мг·л-1]. Флокулянт вводили после коагулянта через 2 мин
Цветность, град. |
Мутность, мг·л-1 |
Концентрация, мг·л-1 |
|||
Al |
Fe |
Mn |
|||
Исходная вода |
|||||
62 |
2,5 |
0 |
0,9 |
0,16 |
|
(46)* |
(3,8) |
(0) |
(0,8) |
(0,14) |
|
Требования СанПиН |
|||||
20 |
1,5 |
0,5 |
0,3 |
0,2 |
|
Очищенная вода. Коагулянт К2 |
|||||
20 |
0,3 |
0,2 |
0,2 |
0,06 |
|
(20) |
(0,5) |
(0,1) |
(0,18) |
(-) |
|
15 |
0,1 |
0,1 |
0,15 |
0,08 |
|
(23) |
(0,4) |
(0,1) |
(0,22) |
(0,05) |
|
17 |
0,2 |
0,2 |
0,2 |
0,07 |
|
20 |
0,3 |
0,2 |
0,2 |
0,05 |
|
Коагулянт К1 |
|||||
22 |
0,9 |
0,2 |
- |
- |
|
(18) |
(0,2) |
(0,1) |
(0,15) |
(0,05) |
|
21 |
0,7 |
0,4 |
- |
- |
|
(20) |
(0,2) |
(0,2) |
(0,3) |
(0,04) |
|
21 |
1,1 |
0,3 |
-- |
- |
|
21 |
0,8 |
0,1 |
- |
- |
|
22 |
0,7 |
0,2 |
- |
- |
|
20 |
0,7 |
0,2 |
0,25 |
0,04 |
Дополнительное введение после коагулянтов ПАА не эффективно сказывалось на водоочистке, поскольку исходная вода в июле 1999 г. не характеризовалась большой загрязнённостью.
На Рублевской водопроводной станции «Мосводоканала» (москворецкий источник) испытана пилотная установка компании «Дегремон» для очистки воды с применением бинарных реагентов - коагулянтов СА и оксихлорида алюминия (ОХА) с анионным флокулянтом ASP25 [сополимер акриламида (АА) с акрилатом натрия (Na-АК) с содержанием ионогенных звеньев б = 5 мол.%] [18]. Испытания проводились в 1997-1998 гг. в течение всех сезонных изменений качества исходной воды. СА оказался более эффективным в период теплой исходной воды, а в зимний период более эффективным являлся ОХА.
Совместное использование коагулянтов и флокулянта эффективно снижало основные характеристики загрязненности воды после отстаивания: мутность - на 80-85%, цветность - на 50-60%, перманганатная окисляемость - на 40-50%, содержание железа - на 90%, аммония - до 0,1 мг·л-1 и содержание фитопланктона - на 97-98% (даже в период бурного цветения воды).
Влияние интервала между моментом введения СА и анионного флокулянта Магнафлок LT27 на очистку воды рассмотрено в работе [22]. При малой дозе флокулянта (0,02 мг·л-1) и дозе коагулянта 5 мг·л-1интервал времени 30-120 с между дозировкой реагентов не влиял на цветность воды, а при большой дозе флокулянта (0,30 мг·л-1) и той же дозе коагулянта с увеличением интервала времени между дозировками реагентов цветность воды снижалась. Увеличение интервала до момента ввода флокулянта способствовало более полной сорбции гумусовых веществ частицами гидроксида алюминия и последующей сорбции флокулянта (см. табл. 1.2).
В настоящее время в г. Перми компанией ЗАО «Москва-Штокхаузен-Пермь» по немецкой технологии налажено производство высокоэффективных флокулянтов Праестолов, которые имеют высокую молекулярную массу (ММ), 100%-ное содержание основного вещества, а также широкий спектр марок неионного, анионного и катионного полимеров, адаптированных к различным видам суспензий и процессам их разделения. Рассмотрим результаты применения Праестолов в отсутствие и в сочетании с коагулянтами для обесцвечивания и очистки природной воды.
Таблица 1.2 - Влияние интервала между моментами введения сульфата алюминия и Магнафлока LT27 на качество очистки воды (доза коагулянта 5,0 мг·л-1, температура воды 4С)
Доза флокулянта, мг·л-1 |
Интервал времени, с |
Очищенная вода |
||
Цветность, град. |
Мутность, мг·л-1 |
|||
0 |
0 |
23,5 |
1,3 |
|
0,02 |
30 |
18,0 |
0,4 |
|
0,02 |
60 |
18,0 |
0,4 |
|
0,02 |
120 |
18,0 |
0,4 |
|
0,30 |
30 |
21,0 |
0,4 |
|
0,30 |
60 |
20,0 |
0,4 |
|
0,30 |
120 |
19,0 |
0,4 |
На основании модельных исследований на суспензии каолина [23, 24] проведено сопоставление качества очистки природной воды различными флокулянтами в сочетании с СА [25]. В качестве флокулянтов применяли аммиачный ПАА производства Завода им. Я.М. Свердлова г. Дзержинск, неионный Праестол 2500 (ПАА), анионные Праестолы 2515 TR, 2530 TR и 2540 TR (сополимеры АА с Na-АК) производства компании ЗАО «Москва-Штокхаузен-Пермь». Характеристики флокулянтов приведены в табл. 1.3.
Образцы частично гидролизованного ПАА (ГПАА) ? В (Г), Е и гидролизованного Праестола (И) получали в производственных условиях на установке для растворения полимера щелочным гидролизом образцов Б, А и З соответственно.
Таблица 1.3 - Характеристика флокулянтов
Образец |
Полимер |
[], см3·г-1 |
М10-6 |
Содержание в сополимере звеньев, мол. % |
||
акриламида |
акрилата натрия |
|||||
А |
ПАА |
900 |
4,2 |
100 |
0 |
|
Б |
ПАА |
580 |
2,3 |
100 |
0 |
|
В |
ГПАА |
580 |
1,3 |
89 |
11 |
|
Г |
ГПАА |
580 |
1,2 |
82 |
18 |
|
Е |
ГПАА |
900 |
2,2 |
82 |
18 |
|
Ж |
Праестол 2500 |
1550 |
8,7 |
97 |
3 |
|
З |
Праестол 2515 TR |
1500 |
4,4 |
89 |
11 |
|
И |
Праестол 2515 TR |
1500 |
4,0 |
83 |
17 |
|
К |
Праестол 2530 TR |
1800 |
4,6 |
80 |
20 |
|
Л |
Праестол 2540 TR |
1600 |
4,4 |
72 |
28 |
Щелочной гидролиз использовался для частичного замещения амидных групп ПАА на карбоксилатные и проводился в условиях, установленных на основании ранее выполненных исследований [26-31].
С учетом результатов лабораторных исследований на модельной суспензии каолина [32] были проведены опытно-промышленные испытания бинарных реагентов - ПАА (образец Б), ГПАА (образцы В и Г) и анионного Праестола 2515 (образец З) в сочетании с СА по очистке воды р. Волги на водопроводной станции КУП «Водоканал» г. Казани в осенне-зимний периоды 1998 г. [25, 27]. Согласно приведенным в табл. 1.4 данным, применение Праестола 2515 в осенний период года (температура воды 13С, цветность 50-52 град, мутность 4,2-5,1 мг·л-1, общая щелочность 1,84-2,00 мг-экв·л-1) обеспечивало очистку воды до требуемых норм [33].
Таблица 1.4 - Влияние ПАА (образец Б), ГПАА (образцы В и Г) и Праестола 2515 (образец З) в сочетании с сульфатом алюминия на качество очищенной воды
Дата |
Флокулянт |
СК, мг·л-1 |
СП, мг·л-1 |
Мутность, мг·л-1 |
Al, мг·л-1 после очистки |
||
до очистки |
после очистки |
||||||
01.10 |
Праестол (З) |
13 |
0,014 |
4,4 |
0,7 |
0,3 |
|
02.10 |
- // - // - |
13 |
0,012 |
4,9 |
0,9 |
0,2 |
|
03.10 |
- // - // - |
17 |
0,014 |
5,1 |
0,8 |
0,3 |
|
04.10 |
- // - // - |
17 |
0,014 |
4,2 |
1,0 |
0,2 |
|
02.12 |
ПАА (Б) |
35 |
0,15 |
2,1 |
1,7 |
0,8 |
|
21.12 |
- // - // - |
34 |
0,15 |
2,2 |
1,2 |
0,8 |
|
28.12 |
- // - // - |
34 |
0,15 |
1,9 |
1,2 |
0,4 |
|
03.12 |
ГПАА (Г) |
35 |
0,15 |
3,5 |
0,8 |
0,5 |
|
20.12 |
- // - // - |
34 |
0,15 |
2,2 |
1,4 |
0,5 |
|
21.12 |
ГПАА (В) |
34 |
0,15 |
2,2 |
1,2 |
0,4 |
|
27.12 |
- // - // - |
35 |
0,15 |
2,2 |
1,0 |
0,4 |
|
22.12 |
Праестол (З) |
34 |
0,014 |
2,2 |
1,2 |
0,5 |
|
23.12 |
- // - // - |
34 |
0,019 |
2,8 |
1,4 |
0,5 |
|
25.12 |
- // - // - |
34 |
0,022 |
2,0 |
0,7 |
0,4 |
Сопоставление качества очистки воды р. Волги, обработанной неионным Праестолом 2500 (ПР) и его частично гидролизованным производным (ГПР) проведено на водопроводной станции ОАО «Казаньоргсинтез» в летний период 2000 г [34]. Технологическая схема водоочистки состояла из двух линий с одинаковым составом очистных сооружений (камеры хлопьеобразования, горизонтальные отстойники и кварцевые фильтры) с производительностью 1700 м3·час-1. В одну из линий подавали ПР, а в другую - ГПР и определяли в каждой линии основные показатели очищенной воды (табл. 1.5).
Таблица 1.5 - Влияние флокулянтов ПР и ГПР (содержание звеньев Na-АК 19 мол. %) в сочетании с сульфатом алюминия на качество очищенной воды
Дата |
СК, мг·л-1 |
СП, мг·л-1 |
Очищенная вода |
||||
Мутность, мг·л-1 |
Al (III), мг·л-1 |
||||||
ПР |
ГПР |
ПР |
ГПР |
||||
1.06 |
13 |
0,015 |
1,10 |
0,97 |
0,33 |
0,28 |
|
2.06 |
13 |
0,017 |
1,16 |
1,09 |
0,32 |
0,27 |
|
3.06 |
14 |
0,013 |
1,12 |
1,02 |
0,30 |
0,24 |
|
5.06 |
13 |
0,010 |
1,34 |
1,26 |
0,38 |
0,29 |
|
10.06 |
16 |
0,017 |
1,16 |
1,15 |
0,24 |
0,17 |
|
11.06 |
14 |
0,013 |
1,20 |
1,11 |
0,19 |
0,16 |
|
12.06 |
16 |
0,016 |
1,01 |
0,90 |
0,21 |
0,15 |
|
13.06 |
16 |
0,013 |
1,31 |
0,61 |
0,18 |
0,16 |
Как видно, очистка воды с применением ПР и ГПР обеспечивает качество питьевой воды согласно требований нормативов [33]. Остальные показатели очищенной воды также отвечали нормам. При этом качественная водоочистка обеспечивалось малыми дозами Праестола 2500. Табличные данные подтверждают, что при замене ПР на ГПР мутность воды снижалась на 18%, а содержание в ней Al+3 - на 26%. При этом достигнуто улучшение качества водоочистки и снижение эксплуатационных затрат.
Применение для водообработки на многих водопроводных станциях СА выявило ряд недостатков, таких как малая эффективность при низкой температуре воды, большие дозировки реагента и опасность превышения в питьевой воде ПДК по алюминию и железу [4].
Поэтому заслуживает внимания поиск для водоочистки новых эффективных реагентов. Поскольку коллоидные примеси в природных и сточных водах, а также частицы большинства суспензий заряжены отрицательно, то для их очистки целесообразно применение катионных флокулянтов.
Флокулирующие свойства анионного (А) и катионного флокулянтов (К) изучены при очистке воды (концентрация дисперсной фазы 2,7%), отобранной из отстойников водопроводной станции [35]. Флокулянтом А являлся сополимер АА с Na-АК, а флокулянтом К - сополимер АА с гидрохлоридом диметиламиноэтилметакрилата (ГХ ДМАЭМА). Количественной характеристикой флокулирующего эффекта служил параметр
D = (V - V0) / V0 ,
где V и V0 - соответственно скорости осаждения дисперсной фазы в воде (определяли при седиментации в цилиндрах) в присутствии и в отсутствие флокулянта.
Установлено увеличение значений D с повышением концентрации флокулянтов А и К (СП). При близких значениях ММ и содержания ионогенных звеньев в макромолекулах значения D возрастали при замене флокулянта К на А. Это следствие более эффективной адсорбции отрицательно заряженных макромолекул флокулянта А на частицах дисперсной фазы по сравнению с положительно заряженными макромолекулами флокулянта К. Увеличение концентрации дисперсной фазы в воде (СД) понижало величину D по причине уменьшения отношения СП/ СД при СП = const.
При добавлении в воду поверхностно-активного вещества (ОП-10) значения D увеличиваются более существенно для флокулянта К, чем для флокулянта А. Очевидно, молекулы ОП-10, адсорбируясь на дисперсных частицах, способствуют локальной адсорбции макромолекул флокулянта К. Для флокулянта А отмечено уменьшение (в присутствии ОП-10) среднеквадратичных размеров макромолекулярных клубков в растворе (r2)1/2, которое уменьшало величину D.
На водоочистной станции г. Кемерово [36] проанализированы причины повышения содержания остаточного алюминия в питьевой воде, и для снижения этого показателя предложена замена реагентов - СА на гидроксосульфат алюминия (ГСА) и аммиачного ПАА на низкомолекулярный катионный флокулянт ВПК-402 (полидиметилдиаллиламмонийхлорид), выпускаемый ПО «Каустик» г. Стерлитамак. Опыты проводили на пилотной установке фирмы Preussag Noell при температуре воды 200 С. Были проанализированы два фильтроцикла при тех же дозах реагентов, что и на очистных сооружениях. На рис. 1.2 приведена зависимость мутности воды и концентрации остаточного алюминия в фильтрованной воде от времени для фильтроциклов по очистке р. Томи при использовании ГСА (2 мг·л-1 Al2O3) с ВПК-402 (0,2 мг·л-1), а также СА с ПАА в тех же дозах.
Рис. 1.2 - Зависимость мутности воды N (мг·л-1) (1-3) и концентрация остаточного алюминия в фильтрованной воде с Al (мг·л-1) (4) от времени t (ч) для фильтроциклов по очистке р. Томи на пилотной установке фирмы Preussag Noell, а - для гидроксосульфата алюминия (2 мг·л-1 Al2O3) и ВПК-402 (0.2 мг·л-1); б - для сульфата алюминия (2 мг·л-1 Al2O3) и ПАА (0,2 мг·л-1). Вода: 1 - исходная, 2 - осветлённая, 3 - фильтрованная
Фильтроцикл на пилотной установке с применением СА и ПАА хорошо моделировал работу очистных сооружений. Мутность воды после отстойника не отличалась от исходной, а после фильтров - сохранялась на уровне 2 мг·л-1, что свидетельствует о неэффективной работе установки. При применении ГСА и ВПК-402 обеспечивалась лучшая работа отстойника и качество фильтрованной воды соответствовало требованиям нормативов по мутности. Содержание остаточного алюминия не превышало 0,1 мг·л-1, тогда как при использовании СА с аммиачным ПАА его величина равнялась 0,2 мг·л-1.
В работе [37] приведены результаты очистки воды р. Дон на водопроводной станции г. Ростова-на-Дону с использованием катионного флокулянта ВПК-402, который применяли как единственный реагент с марта 1994 г. При введении флокулянта в камеры хлопьеобразования осветление воды в отстойниках было слабым, а мутность очищенной воды намного превышала нормы качества питьевой воды. Поэтому флокулянт стали вводить во всасывающие линии насосов на промежуточной насосной станции подкачки, расположенной в 3 км от очистных сооружений. При этом взаимодействие флокулянта с коллоидными загрязнениями в воде проходило уже в трубах и повышало мутность очищаемой воды по сравнению с речной водой, что способствовало последующему эффективному осветлению воды в отстойниках. В табл. 1.6 приведены результаты осветления воды коагулянтом (1993 г) и флокулянтом (1995 г), а в табл. 1.7 сведены показатели качества водоочистки.
Согласно данным табл. 1.6 и 1.7, флокулянт ВПК-402 по сравнению с коагулянтом СА обеспечивал более глубокий и устойчивый в течение всего года эффект осветления воды в отстойниках и фильтрах. Дозирование флокулянта ВПК-402 в воду без разбавления позволило упростить и удешевить конструкцию реагентного хозяйства и его эксплуатацию.
Таблица 1.6 - Влияние флокулянта ВПК-402 и сульфата алюминия на качество очистки воды на водопроводной станции г. Ростова-на-Дону
В среднем за год |
Доза реагентов, мг·л-1 |
Мутность воды, мг·л-1 |
|||||
ВПК-402 |
сульфат алюминия |
исходной |
в смесителе |
после отстойника |
очищенной |
||
1993 |
- |
19,9 |
12,5 |
12,2 |
5,3 |
1,1 |
|
1995 |
0,23 |
- |
13,3 |
7,7 |
3,7 |
0,96 |
По данным табл. 1.7 замена коагулянта СА на флокулянт ВПК-402 снизила содержание в очищенной воде остаточного алюминия, а остальные показатели очищенной воды изменялись одинаково. По сравнению с СА при использовании флокулянта ВПК-402 требуемый эффект очистки воды обеспечивался меньшими на порядок дозами.
Испытания катионного флокулянта ВПК-402 на водозаборе г. Новосибирска, проведенные в осенний паводок, показали его высокую эффективность при низкой температуре воды [38].
Влияние флокулянтов - анионного Магнафлока LT27 и катионного Магнифлока LT 573C совместно коагулянтом СА на цветность и мутность очистки воды р. Днепр в условиях Днепровской водопроводной станции г. Киева рассмотрено в работах [22]. Опыты проведены по методике пробного контактного коагулирования-флокулирования [39]. При дозе СА 5 мг·л-1 повышение степени осветления и обесцвечивания воды обеспечивалось лишь небольшими дозами (0,01 - 0,05 мг·л-1) Магнафлока LT27, а превышение этих доз увеличивало цветность очищенной воды (см. табл. 1.8). Магнифлок LT 573С в малых дозах повышал цветность воды и только при больших дозах - 0,5 - 1,25 мг·л-1 (при дозе коагулянта 2,5 - 5,0 мг·л-1) снижал мутность и цветность очищенной воды (см. табл. 1.9). Предварительное озонирование и хлорирование воды не повышало эффективность водоочистки.
Таблица 1.7 - Влияние флокулянта ВПК-402 и сульфата алюминия на качество очистки воды на водопроводной станции г. Ростова-на-Дону
Показатели |
Среднегодовые данные |
||||
1993 г. (сульфат алюминия) |
1995 г. (ВПК-402) |
||||
р. Дон |
Вода очищенная |
р. Дон |
Вода очищенная |
||
Цветность, град |
17 |
7 |
18 |
8 |
|
рН |
8,2 |
7,8 |
8,1 |
7,8 |
|
Сухой остаток, мг·л-1 |
928 |
924 |
781 |
780 |
|
Жесткость общая, мг·л-1 |
7,75 |
7,75 |
6,57 |
6,57 |
|
Щелочность, мг·л-1 |
3,6 |
3,4 |
3,4 |
3,3 |
|
Хлориды, мг·л-1 |
154 |
156 |
115 |
117 |
|
Сульфаты, мг·л-1 |
280 |
278 |
230 |
229 |
|
Аммиак, мг·л-1 |
0,37 |
0,13 |
0,43 |
0,15 |
|
Нитриты, мг·л-1 |
0,058 |
0,003 |
0,0057 |
0,005 |
|
Нитраты, мг·л-1 |
3,88 |
3,03 |
3,59 |
2,75 |
|
Железо, мг·л-1 |
0,40 |
0,17 |
0,58 |
0,23 |
|
Алюминий, мг·л-1 |
0,07 |
0,18 |
0,07 |
0,08 |
|
Цинк, мг·л-1 |
0,012 |
0,009 |
0,009 |
0,001 |
|
Медь, мг·л-1 |
0,021 |
0,016 |
0,020 |
0,016 |
|
Марганец, мг·л-1 |
0,054 |
0,028 |
0,110 |
0,084 |
|
Нефтепродукты, мг·л-1 |
0,15 |
0,05 |
0,100 |
0,05 |
Таблица 1.8 - Влияние флокулянта Магнафлока LT27 и сульфата алюминия на качество очистки воды при 3С
Дозы реагентов, мг·л-1 |
Очищенная вода |
|||
Al2(SO4)3 |
Магнафлок LT |
Цветность, град |
Мутность, мг·л-1 |
|
0 |
0 |
23,0 |
0,5 |
|
0,02 |
0 |
21,0 |
0,5 |
|
0,02 |
0,01 |
18,0 |
0,3 |
|
0,02 |
0,02 |
18,0 |
0 |
|
0,02 |
0,05 |
18,0 |
0 |
|
0,02 |
0,07 |
21,0 |
0 |
|
0,02 |
0,10 |
21,0 |
0 |
|
0,02 |
0,30 |
22,0 |
0 |
Таблица 1.9 - Влияние флокулянта Магнафлока LT27 и сульфата алюминия на качество очистки воды при 4С
Дозы реагентов, мг·л-1 |
Очищенная вода |
|||
Al2(SO4)3 |
Магнафлок LT |
Цветность, град |
Мутность, мг·л-1 |
|
0 |
0 |
23,0 |
4,0 |
|
0,02 |
0 |
18,0 |
0,4 |
|
0,02 |
0,015 |
15,0 |
0,4 |
|
0,02 |
0,025 |
15,0 |
0,4 |
|
0,02 |
0,050 |
15,0 |
0,4 |
|
0,02 |
0,150 |
15,0 |
0,4 |
|
0,02 |
0,250 |
15,0 |
0,4 |
|
0,02 |
0,500 |
14,5 |
0,4 |
В работе [40] оценено качество очистки воды из поверхностных источников в питьевой водоподготовке при совместном использовании СА и различных флокулянтов - катионных Праестолов 611 и 650 (сополимеры АА с N-акриламидопропил-N,N,N-триметиламмонийхлоридом), анионных Праестолов 2530 и 2540, ПАА производства г. Ленинск-Кузнецкий, неионного ПАА АО «Бератон» (г. Березники), неионного ПАА Н-600 производства Завода им. С.М. Кирова (г. Пермь) и композиционного коагулянта-флокулянта КФ-91 производства КПП г. Волжский. Отмечено наиболее эффективное снижение остаточного алюминия и фитопланктона в воде, а также увеличение скорости седиментации при использовании Праестола 650 в весенний и летний периоды года и Праестола 2515 в зимних условиях (оптимальные дозы флокулянтов составляли 0,05 - 0,2 мг·дм-3).
Результаты опытно-промышленных испытаний бинарных реагентов - СА и ОХА с Праестолом 650 и ПАА Н-600 при водоочистке на водопроводной станции г. Екатеринбурга показаны в табл. 1.10.
Таблица 1.10 - Влияние флокулянта Магнафлока LT27 и сульфата алюминия на качество очистки воды при 4С
Показатели |
Двухступенчатая очистка |
Контактное коагулирование |
|||||||
К2+Ф1 |
К2+Ф2 |
К1+Ф1 |
К1+Ф2 |
К2+Ф1 |
К2 |
К1+Ф1 |
К1 |
||
Цветность |
84,3 |
76,3 |
82,4 |
70,0 |
80,5 |
72,4 |
79,5 |
70,0 |
|
Мутность |
72,1 |
65,5 |
69,5 |
64,5 |
78,0 |
74,0 |
60,4 |
55,4 |
|
Окисляемость |
69,7 |
61,3 |
64,4 |
62,2 |
73,0 |
62,0 |
69,9 |
55,9 |
|
Железо (общ.) |
86,2 |
79,4 |
84,5 |
80,3 |
83,2 |
78,0 |
77,9 |
75,4 |
|
ХПК |
51,2 |
35,1 |
48,2 |
40,1 |
58,9 |
45,2 |
48,6 |
39,8 |
|
Гуминовые кислоты |
57,6 |
41,4 |
53,5 |
44,7 |
56,3 |
44,3 |
55,1 |
43,8 |
|
Фульвокислоты |
50,6 |
45,3 |
48,2 |
43,0 |
54,4 |
47,0 |
42,8 |
39,6 |
Обработка воды Праестолом 650 по сравнению с ПАА Н-600 позволила в 2,5 - 3 раза снизить расход флокулянта и получить очищенную воду, качество которой соответствует нормативным показателям. Сочетание при водоочистке Праестола 650 с СА или ОХА обеспечило более высокую очистку воды по цветности, ХПК, окисляемости, содержанию железа, гуминовых и фульвокислот. Содержание статочного алюминия снижено до минимального предела обнаружения в воде, доза коагулянта снижена на 10 - 15% и увеличена производительность очистных сооружений за счет более высокой степени очистки воды.
В работе [41] отмечено, что среди нескольких десятков изученных коагулянтов и флокулянтов наиболее эффективными при водоочистке являются средне- и высокоосновные полихлориды алюминия, которые применялись с катионными Праестолами 611 ВС и 650 ВС.
На стадии предварительной очистки воды на ТЭЦ оценена эффективность использования анионных и катионных Праестолов совместно с сульфатом железа и подщелачивающим агентом гидроксидом кальция [42, 43]. В работе [43] проведен анализ полидисперсности системы по методике [44] и показано, что наименьшая степень полидисперсности частиц дисперсной фазы в воде наблюдается в системе, содержащей анионный Праестол с б = 11 мол.% и катионный Праестол с б = 20 мол.%, эти же системы характеризуются большими размерами частиц.
Эти факты объясняют причины высоких скоростей седиментации дисперсной фазы в воде в присутствии анионного и катионного Праестолов указанного состава. Показано также, что анионные Праестолы обеспечивают больший флоккулирующий эффект по сравнению с катионными Праестолами. При этом катионные Праестолы более эффективно удаляют железо и органические вещества из воды, что может быть следствием образования интерполимерных комплексов [45] между положительно заряженными макромолекулами флокулянта и отрицательно заряженными макромолекулами гуминовых и фульвокислот и их комплексов с железом, содержащемся в воде после подщелачивания её до рН 11. В присутствии катионного Праестола с б = 20 мол.% высокая степень очистки воды сохраняется при уменьшении его концентрации до 0,4 мг·л-1 и концентрации коагулянта до 15 мг·л-1.