Неорганические коагулянты
Неорганические коагулянты подразделяются на три основные группы:
- производные алюминия
- производные железа
- растворы извести.
За исключением алюмината натрия, все общеизвестные коагулянты на базе железа и алюминия являются солями кислот, таким образом, с их применением понижается показатель pH обрабатываемой воды. В зависимости от влияния, оказываемого на показатель pH и щелочные свойства (наличие HC0₃⁻, CO₃²⁻ и OH⁻), для компенсации снижения показателя pH при добавлении коагулянта, возможно, потребуется добавление щелочных растворов, таких как известковые или каустические растворы. Это является существенным в силу того, что показатель pH оказывает влияние, как на заряд поверхности частиц, так и на процесс осаждения флокулянта в ходе коагуляции.
Оптимальные уровни pH для образования флокулянта с применением гидроксида железа и алюминия способствуют минимизации растворяющей способности гидроксида (EPA, 1987). При этом оптимальный уровень pH для коагуляции взвешенных твердых частиц не всегда совпадает с уровнем pH, оптимальным для минимизации растворяемости флокулянта гидроксидом.
В таблице 2 приведено несколько общеизвестных неорганических коагулянтов, с их преимуществами и недостатками.
| Наименование | Преимущества | Недостатки |
| Сульфат алюминия (технический сульфат алюминия) Al₁₂(S0₄)₃*18H₂0 | Простота в обращении и применении; наиболее широкое применение; образование меньшего количества осадка, чем в случае использования извести; наибольшая эффективность при уровне pH в диапазоне 6.5 - 7.5 | Увеличивает содержание нерастворимых твердых частиц (солей) в воде; повышает ограниченный диапазон показателя pH. |
| Алюминат натрия Na₂Al₂0₄ | Эффективность в жестких водах; потребность, как правило, в небольших дозах | Часто применяется с сульфатом алюминия; высокая стоимость; неэффективен в мягких водах |
| Оксихлорид алюминия (полианионная целлюлоза) Al₁₃(OH)₂₀(SO₄)₂*Cl₁₅ | При некоторых способах применения образующийся флокулянт имеет большую плотность, чем в случае использования сульфата алюминия, поэтому оседает быстрее | Редкое использование; малое количество данных для сравнения с другими производными алюминия |
| Сульфат железа Fe₂(S0₄)₃ | Эффективность при уровне pH в диапазоне 4-6 и 8.8- 9.2 | Увеличивает содержание нерастворимых твердых частиц (солей) в воде; как правило, требует добавления щелочных средств |
| Хлорид железа FeCl₃*6H₂0 | Эффективность при уровне pH в диапазоне 4 - 11 | Увеличивает содержание нерастворимых твердых частиц (солей) в воде; требует применения в два раза большего количества щелочных средств, чем при использовании сульфата алюминия |
| Железный купорос FeS0₄*7H₂0 | Не так чувствителен к уровню pH, как известь | Увеличивает содержание нерастворимых твердых частиц (солей) в воде; как правило, требует добавления щелочных средств |
| Известь Ca(OH)₂ | Широкое применение; исключительная эффективность; не увеличивает уровень солей в частично очищенных сточных водах | Зависит от уровня pH в значительной степени; образует большее количество осадка; превышение дозы может привести к ухудшению качества частично очищенных сточных вод |
Производные алюминия
К наиболее часто применяемым коагулянтам на основе алюминия относятся сульфат алюминия, алюминат натрия и оксихлорид алюминия.
Сухой технический сульфат алюминия имеет несколько фракций, с минимальным содержанием алюминия 17% (выраженным в процентах % Al₂0₃).
Жидкий сульфат алюминия является раствором с концентрацией приблизительно 49%, или с массовой долей алюминия в виде Al₂0₃ приблизительно 8.3%.
Наиболее эффективная коагуляция с применением сульфата алюминия отмечается при нахождении уровня pH в диапазоне 5.5 - 8.0 единиц; при этом действительная эффективность очистки зависит от концентраций конкурирующих ионов и хелатообразующего агента.
Алюминат натрия, содержащий излишек основания, является альтернативой сульфату алюминия; данный коагулянт также поставляется в сухом и жидком виде. Алюминат натрия обеспечивает мощный источник щелочи на основании растворимого в воде алюминия, который применяется, когда нежелательно добавление ионов сульфата. Иногда данное средство применяется совместно с сульфатом алюминия для регулирования уровня pH.
Оксихлорид алюминия (полианионная целлюлоза), еще одна производная алюминия, является частично гидролизованным раствором хлорида алюминия. Не смотря на то, что в настоящий момент данное средство не получило широкого распространения, было отмечено, что его применение обеспечивает более эффективную и быструю осаждаемость флокулянта, чем при использовании для данной цели сульфата алюминия.
Производные железа
К коагулянтам на основе железа относятся сульфат железа, хлорид железа и железный купорос.
По сравнению с сульфатами на основе производных алюминия, коагулянты на основе железа могут успешно применяться в более обширном диапазоне уровней pH, от 5.0 до 11.0 единиц.
Следует отметить, что при использовании соединений двухвалентного железа раствор, как правило, подвергается хлорированию перед подачей в емкость, в которой протекает процесс коагуляции. Поскольку в ходе данной реакции образуется, как хлорид, так и сульфат железа, хлорированный железный купорос имеет такое же поле применения, как и другие коагулянты на основе железа. Поскольку применение железного купороса более предпочтительно в устройствах подачи, чем применение коагулянтов на основе сульфата железа, иногда отдается предпочтение использованию хлорированного купороса.
Коагулянт на базе гидрохлорида железа тяжелее коагулянта на базе сульфата алюминия, и поэтому осаждение с его применением происходит быстрее.
Известь
Несмотря на то, что известь применяется для первоначального контроля уровня pH или химического осаждения, она также широко используется в качестве вспомогательного коагулянта.
