Koagulant til spildevandsrensning: hvordan man vælger + brugsregler

Der findes mange metoder til rensning af spildevand. Ved etablering af autonome kloaksystemer udover installation af almindelige filtre, der kan filtrere skadelige stoffer og gøre vandet renere, anvendes ofte bundfældningsmetoden – koagulation.

Vi fortæller, efter hvilket princip et koagulant til vandrensning fungerer. I den foreslåede artikel beskrives i detaljer alle de praktisk anvendte varianter. Du lærer, hvad du skal overveje ved valg af midlet, og hvordan du bruger det korrekt.

Funktionsprincip for koagulanter

Koagulation er en metode til vandrensning ved at binde forurenende dispergerede stoffer for efterfølgende fjernelse ved mekanisk metode, filtrering. Sammenføjning af forurenende partikler sker ved indføring af koagulerende reagenser, der skaber betingelser for den simpleste fjernelse af bundne forureningsstoffer fra det rensede vand.

Udtrykket 'coagulatio' betyder på latin 'fortykkelse' eller 'koagulering'. Selve koagulanterne er stoffer, der ved kemisk reaktion kan skabe uopløselige eller svært opløselige forbindelser, som er lettere at fjerne fra vandet end dispergerede komponenter.

Stoffernes virkningsprincip er baseret på, at deres molekylære form har en positiv ladning, mens de fleste forurenende stoffer har en negativ ladning. Tilstedeværelsen af to negative ladninger i atomstrukturen af snavsede partikler forhindrer dem i at forbinde sig. Af denne grund bliver snavset vand altid grumset.

I det øjeblik en lille portion koagulant tilsættes væsken, begynder stoffet at tiltrække de suspenderede partikler. Resultatet: med øget intensitet af det spredte lys bliver væsken midlertidigt mere grumset. Én molekyle koagulant kan nemt tiltrække flere snavsmolekyler.

Koagulanter fremkalder dannelse af stabile bindinger mellem små forureningspartikler og mikrober i vandet

De tiltrukne snavsmolekyler begynder at reagere med koagulanten, hvilket får dem til at samle sig i store, komplekse kemiske forbindelser. De tungtopløselige, højporøse stoffer bundfældes gradvist som et hvidt bundfald.

Ejeren har kun til opgave at fjerne bundfaldet i tide ved at bruge en af de tilgængelige filtreringsmetoder.

Molekyler, der tiltrækker hinanden, danner store partikler, som på grund af deres øgede vægt bundfældes og derefter fjernes ved filtrering.

Effektiviteten af præparatets virkning kan bedømmes ud fra dannelsen af et hvidt, flageformet bundfald – flokker. Derfor bruges udtrykket 'flokkulering' ofte som synonym for 'koagulering'.

De dannede flager, hvis størrelse kan variere fra 0,5 til 3,0 mm, har en stor overflade med høj sorption af bundfældede stoffer.

Ud over rensning af spildevand anvendes koagulanter i vandbehandling i pool, i vandbehandling af proces- og drikkevand i regioner med begrænsede vandressourcer. Vi anbefaler, at du sætter dig ind i mulighederne for koagulerende kemikalier, hvis egenskaber er beskrevet på vores hjemmeside.

Anvendelse af reagenser: fordele og ulemper

Effektiviteten af moderne udstyr til neutralisering af urenheder i spildevand kan ikke nå et maksimalt niveau uden brug af reagenser.

Moderne koagulanter kan markant forbedre intensiteten og kvaliteten af spildevandsrensningsprocessen. Den høje pris på reagenserne opvejes af en række fordele, de har.

Blandt de utvivlsomme fordele ved at bruge syntetiske koagulanter er:

• effektivitet;
• overkommelig pris;
• høj rensekvalitet;
• alsidighed i anvendelse.

Spildevand er et stabilt aggressivt system. Koagulering hjælper med at nedbryde det ved at danne store partikler, som derefter kan fjernes ved filtrering.

Anvendelse af reagenser giver gode resultater med at fjerne suspenderede og kolloide partikler fra spildevand.

I bund og grund er partiklerne i koaguleringsfasen, dannet under påvirkning af koagulanter, både center for flagedannelse og en vægtforøger.

Men bundfældningsmetoden med brug af reagenser er ikke uden ulemper. Blandt disse kan nævnes:

• behov for streng dosering;
• dannelse af store mængder sekundært affald, som kræver yderligere filtrering;
• besværet med at opsætte processen selv.

I industriel skala anvendes koaguleringsprocesser overalt; de er strømlinede. For at opsætte systemet derhjemme skal man købe specielle installationer, hvis omkostninger er ret høje.

De fleste husejere løser dette problem ved at bruge individuelle husholdningstype koagulanter, som sælges i små beholdere.

De aktive stoffer tilsættes simpelthen til væsken, og derefter filtreres bundfaldet fra; men denne proces er ret arbejdskrævende, og derfor bruges der meget tid på dens gennemførelse.

I nogle tilfælde kan koagulering udføres direkte i det mekaniske filtreringssystem. Til dette formål indføres reagenset i et rørledningsafsnit med væsken, der skal behandles, inden det føres til filteret. I dette tilfælde kommer der allerede fremmede partikler, "omdannet" til flager, ind i filtreringssystemet.

De vigtigste typer af koagulanter

Der findes mange varianter af koagulanter. Vi vil ikke gennemgå deres formler detaljeret i artiklen. Vi vil kun se på to hovedgrupper, som afhængigt af råmaterialet er opdelt i organiske og uorganiske.

En kategori af koagulanter kan afjernelse af jern fra vandet og fjerne aluminiumssalte, en anden kan hæve eller sænke pH-værdien, og nogle reagenser har en kompleks effekt.

I dag beskæftiger mange indenlandske og udenlandske virksomheder sig med produktion af koagulanter. De nye generations reagenser, de fremstiller, adskiller sig fra koagulanterne produceret under Sovjetunionen ved forbedrede tekniske egenskaber.

Organiske naturlige stoffer

De er specielt fremstillede reagenser, der ved at fremskynde sammenklumpningen af aggressivt ustabile partikler i vandet bidrager til at lette processerne med adskillelse og bundfældning. Organikken hjælper med at fremme sammenlægning af forurenende stoffer til tætte suspensioner og emulsioner, der letter processen med at fjerne dem fra vandet.

Højmolekylære stoffer bekæmper godt klor og fjerner effektivt ubehagelige 'aromaer' i væsken, f.eks.: den ofte forekommende lugt af svovlbrinte i jernholdig væske.

Ved interaktion med forureningsmolekyler reduceres organiske koagulanter betydeligt i størrelse. Efter reaktionens afslutning falder de ud som en lille mængde bundfald.

Takket være minimering af volumenet af bundfald, der samler sig i bunden af beholderen, er det meget lettere og hurtigere at filtrere. Samtidig påvirker den reducerede mængde bundfald på ingen måde rensningskvaliteten.

På grund af den begrænsede råvarebase har naturlige reagenser ikke fundet bred anvendelse i industriel spildevandsrensning. Men til husholdningsformål bruges de ofte.

Syntetiske koagulerende forbindelser

Disse typer reagenser fremstilles på basis af mineralske og syntetiske elementer. Polymerer bidrager til dannelse af høj kationladning og stimulerer derved hurtig dannelse af flokke. De interagerer fremragende med vand og har en kompleks effekt: de blødgør strukturen og fjerner grove urenheder og salte.

Salte af polyvalente metaller baseret på jern eller aluminium har fået størst udbredelse. Jern anvendes til grovrensning.

Flokulantmidler – sekundære koagulanter, der omdanner suspensioner og emulsioner til flager, bruges sammen med primære koagulanter. Tandemen kan rense både små portioner af husholdningsaffald og store mængder, der genereres af industrivirksomheder.

Blandt jernforbindelserne anses de mest populære for at være:

• jernklorid – hygroskopiske krystaller med en mørk metallisk glans, fjerner store forureningspartikler og fjerner let lugten af svovlbrinte;
• jernsulfat – et krystallinsk hygroskopisk produkt opløses godt i vand og er effektivt til rensning af kloakspildevand.

På grund af lav viskositet og lav molekylvægt opløses sådanne reagenser let i enhver type behandlet væske.

Af koagulanter baseret på aluminium er følgende mest udbredte:

• aluminiumoxychlorid (OXA) – bruges til behandling af vand med højt indhold af naturlige organiske stoffer;
• aluminiumhydroxychlorsulfat (GSKHA) – klarer sig godt med naturlige aflejringer i spildevand;
• aluminiumsulfat – et uraffineret teknisk produkt i form af grågrønne stykker bruges til rensning af drikkevand.

Tidligere blev polymerer kun brugt som tilsætningsstoffer til uorganiske koagulanter, idet de blev brugt som stimulatorer til at fremskynde flangedannelse. I dag bliver disse reagenser i stigende grad brugt som primære og erstatter uorganiske.

Hvis man sammenligner organiske og syntetiske stoffer, vinder de første ved at virke meget hurtigere. Derudover kan de fungere i næsten ethvert basisk miljø og reagerer ikke med klor.

Til adsorption af salte, tungmetalioner og andre suspensioner opløst i vand, vil en portion organisk reagens være mange gange mindre end den syntetiske ækvivalent (+)

Organiske aktive forbindelser vinder også ved, at de ikke ændrer pH-værdien i vandet. Dette gør det muligt at bruge dem til rensning af vand, hvor der er planktonkolonier, alger og store mikroorganismer.

Anbefalinger til valg af midler

Valget af koagulant til rensning af spildevand skal gribes an med stor omhu. For selvom stoffet ikke udgør en fare for menneskers sundhed, har det en ret snæver specialisering med hensyn til sin virkning.

Når du vælger en koagulant til rensning af spildevand, kan du også bruge opslagsværker, men inden du køber forbrugsmaterialet, bør du dog rådføre dig med fagfolk, der er specialiseret inden for vandrensning.

For at undgå skuffelser i tilfælde af lav effektivitet ved brug af koagulanten, anbefaler vi at få analyseret vandet på forhånd. Laboratorieundersøgelser vil give en forståelse af sammensætningen og hjælpe med at bestemme den mest hensigtsmæssige behandlingsmetode.

Når man kender sammensætningen af det forurenede vand, er det meget lettere at vælge den optimale koagulant, der hurtigt kan løse problemet

Koagulanter er ret specifikke stoffer. I nogle tilfælde kan de afstøde elementer i vandet, i andre tilfælde tværtimod forstærke deres virkning. For eksempel kan anvendelsen af et aktivt stof baseret på aluminiumsulfat og jern have en tredobbelt effekt: rense indholdet, fjerne jern og blødgøre det betydeligt.

Når du bruger enhver form for koagulant, er det vigtigste at overholde den af producenten anbefalede dosering. En for lille portion af det aktive stof vil udløse en reaktion, men den vil ikke forløbe så intensivt, som det er nødvendigt for ordentlig rensning. Bundfaldet vil falde langsomt, og væsken vil ikke blive renset for skadelige urenheder.

Derudover, når doseringen overtrædes, begynder flagerne at bundfælde sig ujævnt. Som følge heraf dannes der mange mikroflager i vandet, som på grund af deres lille størrelse ikke fanges af filtre.

De aktive reagenser på markedet præsenteres i form af granulat, fraktioner og stykker samt små formløse plader.

For at forenkle opgaven med at beregne den nødvendige mængde aktivt stof, producerer fabrikanter koagulanter i pakninger udstyret med doseringsanordninger, uden at glemme at vedlægge en detaljeret brugsanvisning.

Betingelser for processens forløb

Maksimal effektivitet af spildevandsrensning opnås gennem en helhedsorienteret tilgang til problemløsning. Derfor, når man anlægger autonome renseanlæg, anvendes koagulation i kombination med mekanisk og biologisk rensning.

Til dette formål opføres konstruktioner bestående af vertikale bundfældningstanke adskilt af skillevægge. Dermed gennemgår spildevandet en flertrinsrensning. Først bundfældes de, derefter renses de ved hjælp af bakterier, hvorefter de kommer ind i et kammer, hvor de indgår i koagulationsprocessen og i det afsluttende trin filtreres.

Koagulanten kan placeres i en separat plastikbeholder, der hænges i toiletkummen, således at der ved hver skylning kommer partikler af reagenset med spildevandet ind i systemet.

Installation af specialiseret udstyr, beregning af den omtrentlige dosis af forbrugsmaterialer og indledende kontrol af spildevandsrensningsprocessen på alle trin bør overlades til professionelle.

Koagulationsprocessen omfatter tre hovedtrin:

1. Indføring af koagulant i den forurenede væske.
2. Skabelse af betingelser for maksimal interaktion mellem det aktive reagens og urenhederne.
3. Bundfældning med efterfølgende filtrering af de bundfældede partikler.

En nødvendig betingelse for koagulation er lighed mellem partikler med modsat ladning. Derfor er det så vigtigt at overholde koncentrationen af det anvendte reagens for at opnå det ønskede resultat med den største reduktion i spildevandets uklarhed.

Ved brug af koagulanter til rensning af spildevand skal man være opmærksom på, at disse stoffer kun virker ved temperaturer over frysepunktet.

Reagensernes arbejdsområde varierer fra 10 til 40 °C, og hvis temperaturen overskrider dette niveau, begynder reaktionen at forløbe meget langsommere.

Derfor er det så vigtigt at sikre en stabil opvarmning af det behandlede vand.

For at fremskynde koagulationsprocessen kan man tilsætte stoffer, der kan danne kolloide dispersionssystemer – flokkulanter. Til dette formål bruges oftest: stivelse, polyacrylamid, aktiveret silikat. De vil adsorbere på koagulantens flager og omdanne dem til mere robuste og større aggregater.

Flokkulanten indføres i kontaktmediezonen 1-3 minutter efter indføring af koagulanten. På dette tidspunkt er processerne med dannelse af mikroflager og den efterfølgende sorption af bundfældende stoffer afsluttet.

Mængden af bundfald, der falder i kontaktbeholderne, afhænger af typen af anvendt reagens og graden af forbehandling af det spildevand, der skal behandles.

I gennemsnit efter mekanisk rensning udgør mængden af bundfald pr. person pr. døgn ca. 0,08 liter, efter passage af biofiltre – 0,05 l, og efter behandling i en beluftningstank – 0,03 liter. Det skal blot fjernes rettidigt efterhånden som beholderen fyldes.

Konklusioner og nyttig video om emnet

Koagulantens virkningsprincip:

Videopræsentation af husholdningskoaguleringsprodukter:

Ved at anvende koagulationsmetoden får du en fremragende mulighed for at opnå et højt resultat med små investeringer. Ved at vælge reagenset fornuftigt og skabe de nødvendige betingelser for dets drift, vil det ikke være svært at rense spildevand for mange urenheder og forureninger på én gang.

Er der opstået spørgsmål under gennemgangen af den præsenterede information? Kender du nuancerne ved praktisk anvendelse af koagulanter? Del venligst din viden og dine indtryk, og stil spørgsmål i blokken nedenfor.