Коагулянт, флокулянт, антискалант: что и куда дозируют

Три реагента встречаются почти в каждой схеме водоподготовки и очистки стоков, и их постоянно путают между собой. Задачи у них разные, точки ввода разные, а последствия ошибки одинаковые: линия работает хуже, чем заложено в проекте, а расход химии растёт. Разберём, что делает каждый, куда его вводят и как подбирают дозу.

Три реагента — три разные задачи

Коагулянт работает с зарядом. Мелкая взвесь не оседает не потому, что она лёгкая, а потому, что частицы несут одноимённый электрический заряд и расталкивают друг друга. Коагулянт этот заряд нейтрализует, частицы перестают отталкиваться и слипаются в микрохлопья. Реакция идёт быстро и требует интенсивного перемешивания: реагент нужно раскидать по всему объёму раньше, чем он успеет сработать в одной точке.

Флокулянт работает с размером. Это длинная полимерная молекула, которая цепляет микрохлопья за разные свои участки и сшивает их в крупный, видимый глазом, механически прочный хлопок. Такой хлопок уже можно снять флотацией или осадить в отстойнике. Перемешивание здесь нужно противоположное — медленное: интенсивная мешалка разорвёт то, что уже собралось.

Антискалант — реагент, мешающий солям осаждаться на мембране. Он не осаждает ничего и не участвует в разделении фаз. Наоборот: он удерживает соли жёсткости и другие малорастворимые соединения в растворе, пока концентрат идёт вдоль мембраны и упаривается. Задача — довести воду до сброса концентрата раньше, чем соль начнёт расти на поверхности мембранного полотна.

Отсюда простое правило. Первые два реагента нужны, чтобы загрязнение выпало из воды и было убрано механически. Третий — чтобы соль не выпала там, где её убрать нечем.

Точка ввода значит не меньше дозы

Реагент, введённый в правильной дозе не в ту точку, чаще всего не работает вовсе.

• ✓Коагулянт — в камеру быстрого смешения на входе, до флокулянта и до любого разделения фаз.
• ✓Флокулянт — после коагулянта, в зону медленного перемешивания непосредственно перед флотатором или отстойником. Ввод флокулянта раньше коагулянта бесполезен: сшивать ещё нечего.
• ✓Флокулянт в осадок — отдельная точка. Перед обезвоживанием осадок флокулируют заново: шнековый обезвоживатель принимает пульпу из камеры флокуляции, и без неё отжим идёт заметно хуже.
• ✓Антискалант — после механической предочистки и перед насосом высокого давления мембранной установки. Если ввести его до картриджного фильтра, часть реагента останется на картридже.

На готовом оборудовании часть этих точек уже предусмотрена. У флотаторов DAF камеры коагуляции и флокуляции встроены в корпус вместе с баком осветлённой воды — это экономит площадь и снимает вопрос, где именно врезаться. В мембранных установках вход для реагента предусмотрен в обвязке, а для химической мойки есть отдельный вход CIP.

Из чего состоит станция дозирования

Станция дозирования — это насос-дозатор, ёмкость под рабочий раствор и обвязка, собранные в один агрегат. Вместо трёх отдельных устройств, которые надо связывать между собой на месте, на площадке стоит одна установка. Ею корректируют pH, снижают коррозионную активность воды, ингибируют выпадение солей и проводят химические промывки мембранных элементов.

Питание — 220 В переменного тока, 50/60 Гц. Ставят станцию в сухом помещении вдали от источников тепла: раствор реагента и нагрев рядом не нужны.

Исполнения различаются тремя вещами, и по ним же станцию подбирают:

• ✓Объём бака — 60, 100 или 200 л. Он задаётся не расходом реагента напрямую, а концентрацией рабочего раствора и тем, как часто персонал готов его готовить. Бак на 60 л, который приходится заряжать через день, на практике хуже, чем 200 л раз в неделю.
• ✓Присоединительный размер — от dn15 до dn50, по диаметру трубопровода в точке врезки.
• ✓Тип насоса — цифровой или аналоговый. В исполнениях HG30 стоят цифровые дозаторы: дозу и режим подачи задают с панели. В исполнениях HP30 — аналоговые, настраиваются регулятором.

Разница между цифровым и аналоговым насосом сводится к тому, постоянен ли расход воды. При стабильном потоке аналоговый насос, выставленный один раз, отработает год. При рваном расходе доза, выставленная под средний поток, будет то избыточной, то недостаточной, и здесь нужен цифровой насос с настраиваемым режимом подачи.

Массы у станций небольшие: исполнение HG30 с баком 100 л и присоединением dn20 весит 21,65 кг, то же с dn25 — 23,3 кг. Отдельного фундамента такая установка не требует, но требует места для обслуживания и подхода к горловине бака.

Дозу считают пробным коагулированием

Доза коагулянта не выводится из паспорта реагента. Она зависит от состава конкретной воды: от количества и природы взвеси, от органики, от щёлочности, от температуры и от pH. Одна и та же вода зимой и летом требует разной дозы, а стоки одного цеха меняют характер при смене продукции.

Поэтому дозу подбирают пробным коагулированием — лабораторной серией, где в несколько одинаковых проб воды вводят разные дозы реагента, перемешивают по одинаковой программе и смотрят, где хлопок образуется крупный и быстро оседает, а вода над ним осветляется. Ту же серию используют, чтобы определить рабочее окно pH: коагулянты работают в узком диапазоне, и вне его добавка реагента просто уходит в осадок без эффекта.

Для флокулянта пробу повторяют отдельно: подбирают марку и дозу уже к тому хлопку, который дал выбранный коагулянт. Пара «коагулянт плюс флокулянт» подбирается вместе, а не по отдельности.

Пробное коагулирование повторяют при заметном изменении исходной воды и при смене поставщика реагента. Это дешевле, чем месяцами переплачивать за передозировку.

Типичные ошибки

• ✓Передозировка коагулянта. Сверх определённой дозы заряд частиц не нейтрализуется, а перебрасывается в противоположный знак — взвесь снова стабилизируется, вода мутнеет, реагент расходуется зря.
• ✓Ввод флокулянта в турбулентный участок. Сшитый хлопок рвётся насосом, узким коленом или интенсивной мешалкой и заново уже не собирается.
• ✓Одна станция на два несовместимых реагента. Остатки предыдущего раствора в баке и линии реагируют с новым, выпадает осадок, забивается инжектор.
• ✓Дозирование без корректировки pH. Кислые коагулянты сдвигают pH вниз; если щёлочности воды не хватает, чтобы это скомпенсировать, нужна вторая станция под реагент-корректор.
• ✓Расчёт бака по объёму реагента, а не по концентрации раствора. Считают литры товарного продукта, а заряжать приходится разбавленный раствор, и бак оказывается мал.
• ✓Антискалант вместо предподготовки. Реагент удерживает соли в растворе, но не убирает взвесь и железо. Забитую механикой мембрану он не спасёт.

Что дальше

Для подбора станции нужны четыре вещи: какой реагент вы дозируете, в какую точку и в каком трубопроводе (диаметр врезки), какой расход воды в этой точке и насколько он стабилен. Если реагент ещё не выбран — начинать нужно с анализа воды и пробного коагулирования, иначе подбирать нечего.

С этими данными смотрите станции дозирования: исполнения HG30 с цифровым насосом — для рваного расхода и мембранных схем, HP30 с аналоговым — для стабильного потока, объём бака и присоединение подбираются под площадку.