Флокуляция

Флокуляция – агрегация частиц коллоидной системы за счет адсорбированного высокомолекулярного вещества органического или неорганического происхождения, называемого флокулянтом.

Флокуляция используется для повышения качества очистки точных вод, а также ускорения процесса коагуляции и увеличения скорости осаждения образующихся хлопьев.

В отличие от коагуляции процесс флокуляции протекает без изменения электрических свойств частиц (двойного электрического слоя ионов).

Механизм действия флокулянтов основан на адсорбции макромолекул флокулянта скоагулировавшими или взвешенными частицами. Флокулянт способствует объединению отдельных укрупненных частиц, образуя между ними мостиковые связи. В результате появляются крупные разветвленные флокулы.

Флокулы, образующиеся при добавлении в воду флокулянта

Использование флокулянтов позволяет расширить оптимальные области температур и рН коагулирования, снизить дозы коагулянтов, продолжительность процесса, повысить скорость осаждения образующихся хлопьев, повысить плотность и прочность образующихся агрегатов.

В отдельных случаях флокулянты для очистки можно использовать без коагулянтов.

Флокулянты представляют собой растворимые в воде линейные полимеры, состоящие из большого числа групп, с длиной цепочки до 1 мкм.

Для очистки сточных вод используют два типа флокулянтов:

• природные – крахмал, декстрин, эфиры, целлюлозы;

• синтетические – полиакриламид (ПАА), активная кремниевая кислота (xSiO₂·yH₂O).

Флокулянт	Химическая формула	Промышленное название
Крахмал		Флюкогель, сольвитоза, Н-4
Полиакрилат натрия		Седипур-А, крилиум-9
Полиакриламид		Сепаран-2610, аэрофлок-300, РАМ-100, ПАА
Гидролизованный полиакриламид		ПААГ

Существуют различные мнения по вопросу механизма действия флокулянтов, но большинство теорий основано на принципе адсорбции макромолекулы флокулянта на нескольких частицах. В соответствии с этой теорией процесс адсорбции протекает в две ступени:

• сначала каждая макромолекула прикрепляется несколькими сегментами к одной частице (первичная адсорбция);

• затем свободные сегменты закрепляются на поверхности других частиц, связывая их полимерными мостиками (вторичная адсорбция).

Аппаратурное оформление процессов коагуляции и флокуляции

Очистка сточных вод методами коагуляции и флокуляции включает следующие стадии:

• приготовление водных растворов коагулянтов и флокулянтов;

• их дозирование в обрабатываемую сточную воду;

• смешение со всем объемом воды в гидравлических или механических смесителях;

• хлопьеобразование в специальных камерах в течение 10–30 мин;

• осаждение хлопьев из воды в отстойниках и осветлителях.

Схема установки для очистки вод коагуляцией

1 – емкость для приготовления растворов; 2 – дозатор; 3 – смеситель; 4 – камера хлопьеобразования; 5 – отстойник

Приготовление и дозирование коагулянтов производят в виде растворов или суспензий. Растворение коагулянтов осуществляют в баках (не менее двух).

Смешение коагулянтов со всем объемом обрабатываемой сточной воды происходит в смесителях, продолжительность пребывания воды в которых обычно составляет не более 1–2 мин. Применяются следующие виды смесителей:

• перегородчатые (лоток с перегородками, имеющими проемы);

• дырчатые (железобетонный или металлический лоток с дырчатыми перегородками);

• механические (с пропеллерными или лопастными мешалками).

После смешивания обрабатываемых сточных вод с коагулянтами начинается процесс образования хлопьев, который осуществляется в специальных резервуарах – камерах хлопьеобразования. Они могут быть водоворотными, перегородчатыми, вихревыми, а также с механическим перемешиванием.

Последующее осветление производится в горизонтальных, радиальных и вертикальных отстойниках.