Дезинфекция (обеззараживание) воды коагулянтами/флокулянтами

, Дезинфекция (обеззараживание) воды коагулянтами/флокулянтамиВведение

Без сомнения, обработка воды коагулянтами или флокулянтами (далее коагулянтами, т.к. в нашей бассейновой практике, как правило, это коагулянты) приводит к выведению из воды не только мелкодисперсных твердых частиц и растворенных химических соединений, но и в некоторой степени различных микроорганизмов, бактерий и даже вирусов. Т.е. в какой-то степени обеззараживает воду. Преимущественно используемые в бассейновой практике в качестве коагулянтов сульфат, гидрокси- и окси- хлорид алюминия относятся к электроположительным коагулянтам, которые и способны улавливать бактерии и вирусы. Фактически концентрация микрофлоры снижается при коагуляции не за счет бактерицидного действия коагулянта, а за счет электростатического налипания бактерий на оседающие частицы коагулянта и механического выведения их из воды [1]. Поэтому говорить о дезинфицирующем действии коагулянтов можно только в контексте удаления из воды с осадком бактерий, спор и вирусов, но не с точки зрения их биоцидных свойств. Тут больше подходит термин обеззараживание, поскольку бактерии и вирусы выводятся из воды с удалением (обязательно своевременным) осадка.

Коротко о коагулянтах и флокулянтах

Напомним, что значит коагуляция и какими бывают коагулянты или флокулянты. Более развернуто об этом прочтите в статье [2]. В блоге 6 статей в цикле Коагулянты и флокулянты для бассейна. Смотрите Содержание.

Метод обработки воды, направленный на удаление веществ, находящихся в коллоидном (не видные глазом и не улавливаемые фильтром частицы) состоянии с помощью химических реагентов, называется коагулированием. Применяющиеся для этой цели химические вещества называются коагулянтами. Коагулирование воды применяется для осветления мутных и обесцвечивания цветных вод. Наряду с коллоидными примесями при коагулировании удаляются из воды грубодисперсные частицы, а также планктон, водоросли, бактерии и вирусы [3].

Коагулянты, такие как сульфат алюминия, хлорид железа и полиалюминийхлорид, нейтрализуют заряд частиц, в то время как флокулянты, например,такие как полиакриламид и хитозан, связывают дестабилизированные частицы вместе с образованием более крупных и плотных хлопьев, которые можно легко отделить от сточных вод. Вещества с подобным действием называются флокулянтами [4].

Соли алюминия, применяемые в качестве коагулянтов: сульфат алюминия Al2(SO4)3·18H2O, алюминат натрия NaAlO2, оксихлорид алюминия Al2(OH)5Cl, полихлорид алюминия [Al2(OH)n Cl6-n]m(SO4)( где 1 £ n £ 5m £ 10), алюмокалиевые [AlK(SO4)2 ·18H2O] и алюаммонийные [Al(NH4)·(SO4)2·12H2O] квасцы [5].

Флокулянты полиэлектролиты делятся на 3 основные группы:

  • активная кремниевая кислота,
  • синтетические органические полимеры (полиакриламид, полиоксиэтилен, поли-этиленимин и др.),
  • флокулянты на основе природных веществ (крахмал, эфиры целлюлозы, гуаровые смолы, хитозан и др.).

В свою очередь, флокулянты в зависимости от заряда функциональных групп делятся на неионные, анионные и катионные.

Для очистки питьевой и сточных вод используются преимущественно полиэлектролиты из следующих классов: ПАА (полиакриламиды), полиЭПИ-ДМА (полиамины) и полиДАДМАХ (полидиаллилдиметиламмоний хлорид) [6].

Среди бассейновых средств для коагуляции на российском рынке наиболее распространены коагулянты на основе сульфата алюминия, оксихлорида и полиоксихлорида алюминия [7]. На сегодня (2023г) на нашем бассейновом рынке всего несколько примеров комплексных средств типа коагулянт/флокулянт. Среди импортных средств встречаются и другие, для нашего рынка уже экзотические химические соединения, как хитозан, ацетат циркония с пепсином А и т.п. Среди флокулянтов набирает популярность группа биоцидных препаратов со свойствами флокулянта – средства на базе полигексаметиленгуанидина, ЧАС и бигуанидов. Но в ее применении буквально в роли флокулянтов пока больше вопросов, чем решений. Сохраняется большой потенциал для распространения в бассейновой практике уже выпускаемых в стране флокулянтов на базе полиакриламидов и других катионных полиэлектролитов, в том числе природного происхождения.

Бактерицидное действие коагулянтов или флокулянтов

Есть мнение, что коагуляцией/флокуляцией можно вполне обойтись при очистке воды бассейна без использования дезинфектантов. Рассмотрим это предложение подробнее. Но вспомним, что водоподготовка в бассейне держится на двух основных принципах: удаление из воды различного рода и состава примесей (водоочистка) и дезинфекция.

В международном исследовании, опубликованном в 1998 году, приводятся данные, что коагуляция и осаждение удаляют от 27 до 84 процентов вирусов и от 32 до 87 процентов бактерий. Но обычно патогенные микроорганизмы удаляются из воды, только потому, что оттуда удаляются осажденные частицы, к которым они прикрепились в ходе коагуляции/флокуляции [8].

В [9] говорится, что эффективность обеззараживания воды коагулянтами зависит от полноты протекания процессов хлопьеобразования и последующего отделения хлопьев. Больше всего сведений накоплено по обеззараживанию от кишечной палочки (В. Coli), содержание которой в воде уже долгое время считается показателем биологической загрязненности воды. Из этих сведений видно, что коагулирование воды с последующим отстаиванием (без добавления окислителей) способно очистить воду от В. Coli на 80—95%. Примерно такой же процент обеззараживания (70—90%) достигается по общему числу бактерий в воде. Концентрация микроорганизмов в осадке канализационных станций уменьшается после обработки его хлорным железом в 103 — 104 раз.

Как сообщают в [10] степень удаления из воды вирусов повышается от 55 — 60 % до 80 — 90%, если в воду дополнительно добавляют катионные флокулянты, и не изменяется при добавлении анионных флокулянтов. Присутствие неионогенных ПАВ (читай флокулянтов) значительно снижает эффективность удаления вирусов. Обращу ваше внимание на то, что в бассейновой практике сегодня мы чаще имеем дело с неорганическими коагулянтами, а не с флокулянтами катионного или анионного типа.

Более того, если вовремя не удалить (изолировать) эти осадки, то возможно дальнейшее размножение микрофлоры и её десорбция (возвращение) в воду. Поэтому осадок должен быть вовремя удален или дезинфицирован. Следует отметить, что дезинфекция микрофлоры в осадке протекает сложнее и хуже, чем в растворе из-за объемных затруднений доступа дезинфектанта в глубь коагулята. [11].

Вообще, своевременное удаление осадка актуально и в других случаях. Например, для вывода коагулированных металлов из зоны возможной реакции каталитического разложения окислителей [12].

Для примера, в методике применения Биопага предусмотрена предшествующая интенсивная обработка воды коагулянтом. Этот шаг для некоторых вод (но не для всех) позволяет обойтись без применения окислителя (хлорирования или активного кислорода) для осветления воды и снижения микрофлоры. Так же он позволяет избежать разрушающего контакта Биопага с окислителем и при этом поддерживать необходимый бактерицидный уровень в обрабатываемой воде. Производители Биопага (они же авторы этой методики [13] ИНСТРУКЦИЯ № 4/10 от 25 марта 2010 года по применению "Препарата антимикробного «БИОПАГ» для дезинфекции поверхностей и воды) считают, что применения Биопага в связке с флокулянтом или коагулянтом вполне достаточно для дезинфекции воды в бассейне. С этим утверждением можно согласится, но только для некоторого временного интервала, поскольку не удаляемые примеси постепенно накапливаются и в какой-то момент потребуется шоковая обработка окислителем для начала нового цикла эксплуатации воды.

С другой стороны, коагуляция выводит из воды и различные растворенные вещества, которые мы рассматриваем как ненужные примеси. Это так же оптимизирует применение окислителя на следующем шаге. В этом случае его потребуется уже меньше и условия его применения могут быть мягче тех, что потребовались при более высоких концентрациях примесей.

Наконец, специальная серия исследований была посвящена определению обеззараживающего действия оксихлоридного коагулянта при коагуляционной обработке донской воды [14]. На основании анализа обобщенных результатов проведенных исследований был составлен ряд оксихлоридных коагулянтов исследуемых модификаций российского производства. Здесь они расположенны по возрастанию их коагулирующей активности в условиях обработки донской воды: «АКВА-АУРАТ™10» < «АКВА-АУРАТ™14» < «АКВА-АУРАТ™18» < «АКВААУРАТ™30»

Дальнейший анализ результатов исследований коагуляционной обработки донской воды позволил сделать следующие выводы: наиболее эффективны оксихлоридные коагулянты «АКВА-АУРАТ™30» (на водоочистных станциях большой производительности) и «АКВА-АУРАТ™18» (на станциях малой производительности); использование «АКВААУРАТ™30» и коагулянтов «АКВА-АУРАТ™18» позволяет снизить их дозу в 1,4– 1,8 раза по сравнению с сульфатом алюминия и другими коагулянтами; исключает необходимость применения дополнительных вспомогательных реагентов – флокулянта, щелочи; процесс хлопьеобразования стабилен независимо от колебаний рН и температуры воды на протяжении всего года; на протяжении всех исследований не отмечено увеличения концентрации остаточного алюминия; достигается значительный эффект обеззараживания воды.

Так, при коагуляционной обработке донской воды оксихлоридными коагулянтами было зафиксировано более эффективное снижение общего числа мезофильных аэробных и факультативно анаэробных микроорганизмов (ОМЧ), чем при использовании сульфата алюминия: «АКВА-АУРАТ™10» – в 4 раза; «АКВА-АУРАТ™18» – в 4,5 раза; «АКВА-АУРАТ™30» – в 12 раз; сульфат алюминия – в 1,6 раза. Кроме того, как правило, происходит более эффективное удаление термотолерантных колиформных, общих колиформных бактерий и колифаг, чем при использовании в тех же условиях сернокислого алюминия. Подобное снижение ОМЧ в ряду АКВА-АУРАТ™ коррелирует с коагулирующей способностью средств в этом ряду, а значит подтверждает механизм механического вывода микрофлоры с удаляемым осадком.

Однако, по мнению некоторых авторов, есть вероятность возникновения «мостиковых» связей между ионами Al3+ и линейными полимерными субстанциями бактерий и вирусов, приводящих к нарушению их жизнедеятельности и отмиранию. Наконец, существует мнение, что механизм удаления вирусов из природных вод в процессе их коагуляции, в том числе и с помощью полиоксихлорида алюминия, заключается в комплексообразовании Al3+ с ионизированными группами протеинов, что также может способствовать уничтожению вирусов и отдельных бактерий [15].

В любом случае использование коагулянтов «АКВА-АУРАТ™30» и «АКВА-АУРАТ™18» позволяет одновременно с осветлением и обесцвечиванием получить достаточно высокий эффект обеззараживания воды. Таким образом, появляется возможность отказаться от первичного обеззараживания (дезинфекции) воды хлором или же заменить хлорирование одним из безопасных методов обеззараживания воды – ультрафиолетовым облучением. Последнее способствует снижению содержания остаточного хлора и исключению образования хлорорганических и других токсичных соединений в водопроводной воде.

В тоже время, во всех приведенных примерах видно, что обеззараживание может быть достаточно высоким, но не исчерпывающим и, тем более, пролонгированным. Сорбционная емкость процессов коагуляции по бактериям не столь значительна, чтобы считать такой процесс исчерпывающим. Но его можно рассматривать как способ, дополняющий действие дезинфектантов.

Поэтому в ряде случаев (и это касается достаточно чистых исходных вод) можно обойтись без предварительного окисления (предшествующего коагуляции), но требует дезинфекции воды уже после коагуляции применительно к бассейнам.

Эти замечания наталкивают на важный методический вывод: коагуляцию нужно рассматривать как один из этапов дезинфекции воды, а достигнутый порог обеззараживания, как аргумент для выбора следующего приема дезинфекции.

В какой момент выполнять коагуляцию, до или после обеззараживания дезинфектантом? Этот вопрос будет рассмотрен в следующей статье

Выводы

Никакого бактерицидного действия со стороны коагулянтов или флокулянтов (исключение группа ПГМГ) не происходит, т.к. нет инактивации репродуктивности микрофлоры за счет вмешательства молекул коагулянта в биологическую структуру бактерий. Поэтому, все физико-химические и сорбционные методы сами по себе или в сочетании не обеспечивают необходимого уровня очистки воды от микроорганизмов. Только сочетание их с химическими дезинфектантами или физическими методами обеззараживания воды позволяет достигнуть нужных результатов.

Оптимально, это напишите мне по электронной почте (ссылка здесь Контакты) и закажите консультацию или онлайн сопровождение запуска бассейна или выхода из проблемной ситуации. С помощью видео-чата мы совместно найдем решение и выработаем регламент ухода именно за вашим бассейном с учетом специфики вашей воды, с учетом возможностей установленного у вас оборудования и ваших предпочтений к химии.

, Дезинфекция (обеззараживание) воды коагулянтами/флокулянтамиВ Телеграм у нас есть закрытая группа. Как в нее вступить и что вы от этого получите, узнайте из виджета на Главной странице, правый сайдбар.

 

Литература

[1] ЗАКОНОМЕРНОСТИ АДСОРБЦИИ МИКРООРГАНИЗМОВ ВОЛОКНИСТЫМ СОРБЦИОННЫМ МАТЕРИАЛОМ, ВКЛЮЧАЮЩИМ ЧАСТИЦЫ ПСЕВДОБЕМИТА. Ложкомоев А.С., Глазкова Е.А., Сваровская Н.В., Бакина О.В., Фоменко А.Н., Хоробрая Е.Г., Лернер М.И., Цхе А.А. Журнал Современные проблемы науки и образования. – 2013. – № 2

[2] В чем различие между флокулянтами и коагулянтами для бассейнов. Сайт obasseyne.info.

[3] Справочник химика 21.

[4] Коагулянты / флокулянты на натуральной основе как экологически безопасные продукты для очистки промышленных сточных вод: обзор последних разработок. Ахмад К. Бадави, Реда С. Салама и Мохаммед Мохтар М. Мостафа. Обзорная статья RSC Adv., 2023, 13, 19335-19355

[5] 6.1.3. Понятие о гетерокоагуляции и применяемых коагулянтах. Сайт Studfile.net

[6] ОЦЕНКА САНИТАРНО-ЭПИДЕМИОЛОГИЧЕСКОЙ БЕЗОПАСНОСТИ ФЛОКУЛЯНТОВ, ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ДЛЯ ОЧИСТКИ ПИТЬЕВОЙ ВОДЫ. 3. И. Жолдакова, О. О. Синицына, Е. А. Тульская. ГУ НИИ экологии человека и гигиены окружающей среды им. А. Н. Сысина РАМН. Москва.2006

[7] Какие на рынке РФ коагулянты и флокулянты для бассейнов. Сайт obasseyne.info.

[8] Очистка воды коагуляцией и фильтрацией 29.03.2021 Сайт ООО «Сумма Технологий Очистки Воды» завода водоочистного оборудования, г Тверь.

[9] Очистка воды коагулянтами. Бабенков Е. Д. М., «Наука», 1977, стр. 232.

[10] Обзор методов обеззараживание сточных вод. Правошинский Н.А. Сайт ЗАО Сварог.

[11]  Очистка воды коагулянтами. Бабенков Е. Д. М., «Наука», 1977, стр. 231.

[12] Добавление перекиси в бассейн не увеличивает ее концентрацию.  Сайт obasseyne.info.

[13] ИНСТРУКЦИЯ № 4/10 от 25 марта 2010 года по применению "Препарата антимикробного «БИОПАГ» для дезинфекции поверхностей и воды.

[14] Обеззараживание и коагуляционная обработка природных вод оксихлоридом алюминия. С. Н. ЛИНЕВИЧ, С. В. ГЕТМАНЦЕВ, статья, посвященная 95-летию журнала «Водоснабжение и санитарная техника»

[15] Б а б е н к о в Е. Д. Очистка воды коагулянтами. – М.: Наука, 1977.

Вся информация на этом сайте бесплатная, проект не коммерческий и существует на личные средства автора.
Если эта статья оказалась полезной для Вас или Вам понравился этот ресурс, Вы можете внести свой вклад в развитие:

Другие варианты помощи →

© 2015-2030 © Все материалы являются собственностью владельца сайта. Разрешается копирование материалов с обязательной активной ссылкой на obasseyne.info

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Лимит времени истёк. Пожалуйста, перезагрузите CAPTCHA.