В данной статье приводятся результаты сравнительного тестирования различных алюминийсодержащих коагулянтов при производстве питьевой воды на двух  предприятиях:

1.  «Горводоканал» одного из городов в России, который очищает 90-130 тыс.м3/сутки речной воды ( далее «предприятие А»), которое в качестве коагулянта используется жидкий сульфат алюминия(7,2% по AL2O3) отечественного производства. Проблемным вопросом в работе очистных сооружений данного предприятия являлось  превышение содержания остаточного алюминия (ПДК) в очищенной воде в зимний период по сравнению с требованием контролирующих органов (0,5 и  0,2 мг/л соответственно).
2. Завод по производству безаклогольных напитков (далее «предприятие Б»), на котором водопроводная вода предварительно проходит доочистку от растворенного железа с использованием раствора гранулированного сульфата алюминия фирмы Кемира.  Проблемным вопросом является то, что при хорошем качестве воды после сооружений доочистки , подаваемой в производство,  отмечается пятикратное превышение содержания  алюминия в сточной воде(объем 157 м3/сутки)предприятия на сбросе в горколлектор по сравнению с требованием контролирующих органов   (2,4-2,9  и  0,5 мг/л соответственно).

Целью испытаний на обоих предприятиях был поиск альтернативного коагулянта для решения их проблем, либо альтернативных решений.  По  результатам  испытаний каждому преприятию были предложены практические решения.

Испытания на предприятии « А».

Общие замечания.

По опыту «К.В.И.» проблемы заказчика могут быть решены за счет перехода в зимний период на гидролизованные формы алюминийсодержащего коагулянта.

Поэтому:

1. В качестве альтернативных реагентов используемому сульфату алюминия (СА) были рассмотрены следующие порошкообразные коагулянты производства ОАО «Сорбент» г.Пермь:
   • ГХА- гидролизованный хлорид алюминия порошкообразный с содержанием основного вещества (AL2O3)- 42%, далее ГХА.
   • ГХСА-алюминия гидроксохлоросуфат, пластинчатый твердый с содержанием основного вещества (AL2O3)- 15%, далее ГХСА.
   • ГХСА-М алюминия гидроксохлоросуфат модифицированный, пластинчатый твердый с содержанием основного вещества (AL2O3)- 15%, далее ГХСА-М.
2. В ходе испытаний рассмотрены дозировки указанных реагентов :  17,5; 35,0: 70: 140, 210 и 280 мг/л   по товарному продукту и определены оптимальные диапазоны дозировок для каждого коагулянта. На указанных дозах производилась коагуляция воды и выполнялись анализы на цветность, мутность, окисляемость и рН очищенной воды. После коагулянта в воду вводился флокулянт Флопам FA 905( используется на предприятии) с расходом 0,2 мг/л.
3. Испытания проводились при температуре обрабатываемой воды  5 и 18,6 оС.

Результаты испытаний представлены в табл. 1 и 2:

Таблица 1.

 Показатели очищенной воды в зависимости от использованного реагента. Температура воды 18,6C , Цветность-50 оПКШ, мутность 0,91 ЕМФ, окисляемость перманганатная 12,3 мгО2/л, рН- 7,98. Расходы реагентов указаны в расчете на товарные продукты.

Таблица 2.  Показатели очищенной воды в зависимости от использованного реагента. Температура воды 5С , Цветность-50 оПКШ, мутность 0,91 ЕМФ, окисляемость перманганатная 12,3 мгО2/л, рН- 7,98. Расходы реагентов указаны в расчете на товарные продукты.

Испытания показали следующее:

1. Гидролизованный хлорид алюминия (ГХА)позволяет более эффективно очищать воду по сравнению с сульфатом алюминия в дозах в 6-12 раз меньших(по товарному продукту).
2. Обработка холодной воды (5 оС)сульфатом алюминия приводит к росту остаточного содержания алюминия по сравнению с обработкой теплой воды(18,6 оС). Температура воды не влияет на эффективность ГХА и не приводит к росту остаточного содержания алюминия.
3. ГХСА и ГХСА-М также показали более высокую  эффективность по сравнению с сульфатом алюминия в сравнимых дозах( по Al2O3).При этом температура воды на их эффективность и остаточный алюминий не влияла.

Рекомендации клиенту:
По результатам испытаний  предприятию «А» для снижения остаточного содержания алюминия в очищенной  воде было рекомендовано взамен сульфата алюминия использовать в зимний период года коагулянт  ГХА . Полная( круглогодичная)  замена сульфата алюминия на коагулянт ГХА нецелесообразна по экономическим соображениям.

Испытания на предприятии «Б».

Общие замечания.

При обследовании предприятия стало понятно, что единственным источником алюминия в сточных водах являются стоки от промывки песчанных фильтров после коагуляции водопроводной воды сульфатом алюминия. По опыту «К.В.И.» проблемы заказчика можно попробовать решить  за счет перехода  на гидролизованные формы алюминийсодержащего коагулянта, которые нередко обеспечивают требуемый результат очистки при существенно меньших дозах в пересчете на алюминий( чем сульфат алюминия). Вторым рассматриваемым вариантом решения было извлечение алюминия из промывных сточных вод перед их сбросом в горколлектор.

Поэтому:

1. В качестве альтернативных реагентов используемому сульфату алюминия (СА) были рассмотрены следующие порошкообразные коагулянты:
   • Коагулянт PAX XL100- - гидролизованный хлорид алюминия жидкий с содержанием основного вещества (AL2O3)- 18%, ф.Кемира, Финляндия.
   • Коагулянт ГХА- гидролизованный хлорид алюминия порошкообразный с содержанием основного вещества (AL2O3)- 42%, ОАО «Сорбент» г.Пермь.
2. С целью снижения расхода коагулянта был также испытан флокулянт Праестол Praestol 2515 TR, анионактивный полиакриламидный порошковый флокулянт, Штокхаузен/Эшланд, г. Пермь, при удалении ионов железа всегда используемый совместно с коагулянтом.
3. Железосодержащие коагулянты в испытаниях не использовались, учитывая что остаточное содержание ионов железа в сточной воде при существующих реагентах уже приближается к предельным значениям ПДС, установленных для предприятия «Б»  ( соответственно 0,97-1,2 и 1,1 мг/л соответственно).
4.  В ходе испытаний рассмотрены коагулянты с расходами 0,5; 0,83; 2,5; 5,0; и 7,5 мг/л по Al2O3  с концентрацией рабочих растворов 0,2% по Al2O3. При этом за период с 12 по 21.01.15 средняя доза коагулянта при обработке воды на производстве составила 0,856 мг/л по Al2O3 . На указанных дозах производилась коагуляция воды и после фильтрации через фильтр «синяя лента»( с целью моделирования процесса  песчанной фильтрации) выполнялись анализы на  мутность и содержание Al3+ и Fe3+. На каждом коагулянте в экспериментах при дозе коагулянтов 7,5 мг/л по Al2O3 в воду после коагулянта вводился флокулянт Praestol 2515 TR с расходом 0,5 мг/л по товарному продукту( максимальная разрешенная доза для питьевой воды).
5. В эксперименте с промывной вода после фильтров , последняя обрабатывалась одним флокулянтом с дозой 0,5 мг/л по товарному продукту и выполнялись анализы на  мутность и содержание Al3+ и Fe3+ .
6. Флокулянт  Праестол Praestol 2515 TR был также испытан для осветления промывной воды – ее очистки от гидроокиси алюминия.

Результаты испытаний представлены в табл. 3.

Табл.3. Результаты лабораторных испытаний различных коагулянтов  на водопроводной муниципальной воде

Примечание: в таблице цифрами  1,5*, 7,5* обозначены пробы обработанные после введения коагулянта флокулянтом Праестол 2515 TR с расходом 0,5 мг/л по товарному продукту. 

Результаты испытаний:

Испытания показали:

1. Ни один из рассмотренных гидролизованных алюмосодержащих коагулянтов не привел к снижению расхода  коагулянта( в пересчете на AL2O3) в сравнении с используемым на предприятии сульфатом алюминия.
2. Использование флокулянта Престол в незначительных дозах позволяло эффективно осветлить промывную воду с получение легко фильтруемого осадка.

Рекомендации данные клиенту:

1.             Без установки дополнительного оборудования.
1.1.        Необходимо ежесуточно контролировать расход коагулянта в л/сутки в зависимости от суточного объема сточных вод, образующихся на предприятии( а не объема обрабатываемой воды!), стараясь максимально приблизиться к установленной Водоканалом величины ПДС на Al3+ путем снижения расхода коагулянта при сохранении удовлетворительного качества очистки воды. Учитывая, что усреднитель сточных вод расчитан на более чем 2 суток усреднения стоков , расход коагулянта в данные сутки можно относить к расходу стоков в предыдущие . Остаточное значение ионов Al3+ в исходной воде можно не учитывать из-за их незначительных величин.
К примеру: Величина ПДС по иону AL3+= 0,5 мг/л. Объем сточных вод за предыдущие сутки - 158 м3/сутки. Т.Е. желательно , чтобы максимальное количество ионов Al3+ в стоке было 79 г или 149 г в пересчете на Al2O3. И соответственно,  максимальная дозировка  10% раствора сульфата алюминия (с содержанием в товарном продукте 17% Al2O3, т.е. 17 г/л) должна составить 149:17= 8,78 л в данные сутки.
1.2.        При необходимости использования  более высокой дозы коагулянта (для обеспечения более высоких показателей очистки) по сравнению с рекомендациями п.1.1. пропорционально увеличивать объем сточной воды за счет увеличения частоты промывок фильтров( песчанного, ионообменного и угольного).
1.3.        Снизить требования к качеству очистки воды после песчанных фильтров по Fe+( и соответственно расход коагулянта), т.к. данный ион будет поглощен и на ионообменном фильтре( что нежелательно).

2.             С  установкой дополнительного оборудования.
2.1.        Разместить станцию фильтрации промывной воды через мешки, которая позволит снизить сброс ионов Fe3+ и  Al3+ более чем на 99,9%. В данном случае необходима предварительная обработка  поступающего стока флокулянтом в количестве 0,5-1,0  мг/л.
2.2.        Картинка такой станции производства «К.В.И.» прилагается. Ориентировочная стоимость до 20,000 Евро +НДС, включая  необходимое накопительное оборудование+ небольшая установка растворения и дозирования флокулянта.  Доп.насосы на линии промывной воды не требуются. Можно также рассмотреть вопрос о возможности направления фильтрата в накопитель муниципальной воды.

Фото.1 Промывная вода песчаных фильтров до и после введения флокулянта Praestol 2515 TR с дозой 1 мг/л после 5 минутного отстаивания. Объем осадка с флокулянтом- 5% объема воды.

Фото 2. Станция фильтрации осадка через мешки СО-4 производства «К.В.И.»