Флокулянты для водоочистки на основе природных полиаминосахаридов.

«Природа подсказывает нам»

Основными загрязнителями источников водоснабжения обычно являются природные алюмосиликаты, гуминовые вещества почв, соединения железа и марганца, остаточные продукты процессов водоподготовки, в том числе дезинфекции. Перечисленные загрязнения находятся в воде преимущественно в виде устойчивых коллоидных форм и не всегда удовлетворительно удаляются традиционным способам очистки. Применение сложившихся схем удаления мешающих примесей неорганическими коагулянтами в присутствии полиакриламидных и иных синтетических флокулянтов обладает рядом недостатков, особенно на станциях локальной доочистки водопроводных вод, и требует соблюдения оптимального режима смешения, определенного времени контакта внесенных реагентов с водой и емкостей созревания осадка. Качество очищенной воды будет определяться соблюдением перечисленных условий, однако вода может содержать остаточные количества коагулянта и синтетического флокулянта.

Перспективные результаты в водоподготовке достигнуты при применении в составе комплексного флокулянта-коагулянта природного полиаминосахарида хитозана, получаемого из хитинсодержащих панцирей крабов, креветок и других морских членистоногих. Хитин является вторым по распространенности природным полимером после целлюлозы. Запасы его огромны, а получение хитозана из хитина несложно.

Использование хитозанового флокулянта в комплексной смеси с неорганическим коагулянтом приводит к глубокой очистке мутных или высокомутных вод с повышенной цветностью. Обрабатываемая вода может непосредственно подаваться на напорную фильтрацию, минуя стадию созревания осадка. Такая эффективность применения хитозана обусловлена особенностями его строения и состояния в растворах. Взаимодействие хитозана с гуминовыми веществами, всегда присутствующими в воде и играющими стабилизирующую роль в коллоидной системе «вода – примеси», приводит к быстрой флокуляции коагулированных коллоидных частиц. Вода после добавления комплексного флокулянта и фильтрации на напорном фильтре с гранулированной засыпью полностью очищается от коллоидных взвесей. Цветность и мутность очищенной воды падает в десятки и сотни раз и приближается по этим показателям к дистиллированной воде. Сочетание высокой скорости и эффективности процесса флокуляции позволили предложить для вновь полученных комплексных флокулянтов название «Инстафлок» от английского instant – мгновенный.

Пример доочистки вод центрального водоснабжения, г. Владивосток

Параметры	Исходная водопроводная вода (с учетом сезонных колебаний)	СанПиН 2.1.4.559-96 «Вода питьевая»	Очищенная с применением «Инстафлок»
Железо(общ.), мг\л	0.5 – 1.5	0.3	<0.05 *
Марганец, мг\л	0.02 - 0.22	0.1	<0.1 *
рH, ед.	6.3 - 6.9	6 – 9	6.3 – 6.9 (как в исходной)
Цветность, град.	20 - 50	20	1 – 5
Мутность, мг\л	1 – 3 (в паводок до 10 - 30)	1.5	<0.1
Окисляемость, мгО\л	3 – 5	5.0	1.4 – 2.4 (40-50% от исходной)
Вкус при 20С, баллы	1 – 3	2	0 – 2
Запах при 20С, баллы	1 – 3	2	0 – 2

* - Количество остаточного железа и марганца в фильтрате определятся формами их нахождения в исходной воде и, в случае присутствия закисного железа и соединений марганца (II), зависит от типа фильтроматериала. При применении окисляющих или каталитических засыпок типа Filox, GreenSand, Birm, MTM или МЦ (синтезированный в Институте химии на основе местных цеолитов), становиться возможным удаление железа до значений 0.05 – 0.01 мг\л.

Преимуществами применения комплексного флокулянта «Инстафлок» являются:

- Дозы коагулянта, необходимые для качественной очистки воды, ниже общепринятых

- Скорости фильтрации на напорных фильтрах могут достигать 30-50 м\ч и более, что позволяет уменьшать габариты проектируемых очистных сооружений или увеличивать мощность уже существующих

- Возможность использовать крупнозернистые фильтрующие засыпки, позволяющие увеличить гидравлическое действие фильтра без потери качества очистки

- Снижается или устраняется зависимость степени и скорости коагуляции от температуры исходной воды

- В очищенной воде отсутствует остаточный коагулянт, и существенно снижаются загрязнения связанные с процессом хлорирования

- Качество очищенной воды существенно превосходит критерии, заложенные в СанПиН «Вода питьевая»

- Для водоподготовки используется нетоксичный природный, а не синтетический полимер

Применение данного способа позволяет увеличить ресурсы угольной фильтрации, обратноосмотических мембран и устройств УФ стерилизации воды, при наличии их в системе доочистки воды. Включение комплексной флокуляции с использованием хитозана в систему доочистки воды позволяет получить высокоэффективный процесс водоочистки (от водопроводной или «сырой» природной поверхностной воды до питьевой воды высокого качества).

Способ очистки воды с применением комплексных хитозановых флокулянтов прошел успешные испытания в различных условиях. Авторами метода созданы, испытаны и запущены в эксплуатацию несколько локальных водоочистных станций на территории г. Владивостока.

Трехступенчатая установка для получения питьевой воды. Институт автоматики и процессов управления (ИАПУ)

Первая ступень – флокуляционная очистка до 3 м³\ час

Вторая ступень – угольная фильтрация 1 м³\час

Третья ступень – бактерицидная установка до 1м³\час

Трехступенчатая установка для получения питьевой воды Предприятие «Гант»

Первая ступень – флокуляционная очистка до 3 м³\ час

Вторая ступень – угольная фильтрация 2 м³\час

Третья ступень – бактерицидная установка до 1м³\час

.

Данные установки просты в работе, их обслуживание сводится лишь к пополнению комплексного флокулянта в емкости хранения. Двадцати литров «Инстафлока» достаточно для очистки от 300 до 700 м³ воды. Циклы регенерации флокуляционной ступени задаются на управляющем электромеханическом клапане по времени или по суммарному прошедшему потоку.

На ОАО «Пивоиндустрия Приморья» действует станция водоподготовки номинальной мощностью 70 м³ в час.

.

Станция состоит из трех параллельно включенных флокуляционных фильтрующих модулей, работающих под управлением центрального процессора Systemax 2014, обеспечивающего постановку фильтров в очередь на регенерацию и дальнейшее включение в фильтрацию в зависимости от суммарного потока через станцию.

Комплексный флокулянт раздается к насосам-дозаторам из центральной емкости хранения объемом 0.8 м³. Полной зарядки такой емкости достаточно для получения 25 - 30 тысяч кубометров очищенной воды.

Контактная информация: Институт химии Дальневосточного отделения Российской Академии наук, 690022, Владивосток, проспект 100 лет Владивостоку, 159, тел\ факс (4232) 313-583, www.ich.dvo.ru/~instafloc, e-mail: chervonetsky@ich.dvo.ru