Coagulant voor de zuivering van afvalwater: hoe te kiezen + gebruiksregels

Er bestaan nogal wat methoden voor afvalwaterzuivering. Bij de inrichting van autonome rioleringsnetwerken wordt, naast de installatie van gebruikelijke filters die schadelijke stoffen kunnen verwijderen en het water zuiverder maken, steeds vaker de bezinkingsmethode – coagulatie – toegepast.

We leggen uit volgens welk principe een coagulant voor waterzuivering werkt. In het ter inzage aangeboden artikel worden alle in de praktijk toegepaste varianten in detail beschreven. U zult ontdekken waarmee u rekening moet houden bij de keuze van een middel en hoe u het correct gebruikt.

Werkingsprincipe van coagulanten

Coagulatie is een methode voor waterzuivering door het samenklonteren van verontreinigende disperse stoffen, die vervolgens mechanisch, door filtratie, worden verwijderd. De samenvoeging van verontreinigende deeltjes vindt plaats door de introductie van coagulerende reagentia, die de voorwaarden scheppen voor de eenvoudigste verwijdering van gebonden verontreinigingen uit het te zuiveren water.

De term 'coagulatio' betekent in het Latijn 'verdikking' of 'stolling'. De coagulanten zelf zijn stoffen die door een chemische reactie onoplosbare en slecht oplosbare verbindingen kunnen vormen, die gemakkelijker uit het water kunnen worden verwijderd dan de disperse bestanddelen.

Het werkingsprincipe van de stoffen is gebaseerd op het feit dat hun moleculaire vorm een positieve lading heeft, terwijl de meeste verontreinigingen een negatieve lading hebben. De aanwezigheid van twee negatieve ladingen in de atoomstructuur van vuile deeltjes voorkomt dat ze samenklonteren. Om deze reden wordt vuil water altijd troebel.

Op het moment dat een kleine hoeveelheid coagulant aan de vloeistof wordt toegevoegd, begint de stof de daarin aanwezige zwevende deeltjes naar zich toe te trekken. Het resultaat: met de toename van de intensiteit van het verstrooide licht wordt de vloeistof gedurende een korte periode troebeler. Immers, één molecuul coagulant kan gemakkelijk meerdere vuilmoleculen aantrekken.

Coagulanten veroorzaken de vorming van stabiele bindingen tussen kleine verontreinigingsdeeltjes en in het water aanwezige microben.

De aangetrokken vuilmoleculen beginnen te reageren met het coagulant, waardoor ze samenkomen tot grote, complexe chemische verbindingen. Slecht oplosbare, hoogporeuze stoffen zakken geleidelijk naar de bodem in de vorm van een wit neerslag.

De taak van de eigenaar is alleen om het neerslag tijdig te verwijderen, met behulp van een van de beschikbare filtratietypen.

Moleculen die elkaar aantrekken, vormen grote deeltjes die door hun toegenomen gewicht bezinken en vervolgens worden verwijderd door filtratie.

De effectiviteit van de stof kan worden beoordeeld aan de hand van de vorming van een neerslag op de bodem in de vorm van witte vlokken – flokken. Daarom wordt de term 'flocculatie' vaak gebruikt als synoniem voor 'coagulatie'.

De gevormde vlokken, waarvan de grootte kan variëren van 0,5 tot 3,0 mm, hebben een groot oppervlak dat een hoge sorptie heeft van neerslagstoffen.

Naast de zuivering van afvalwater worden coagulanten gebruikt in waterbehandeling in zwembaden, in de waterbereiding van proces- en drinkwater in regio's met beperkte waterbronnen. Wij raden u aan kennis te nemen van de mogelijkheden van coagulerende chemische samenstellingen, waarvan de eigenschappen op onze website worden beschreven.

Toepassing van reagentia: voor- en nadelen

De efficiëntie van moderne apparatuur voor het neutraliseren van verontreinigingen in afvalwater kan het maximale niveau niet bereiken zonder het gebruik van reagentia.

Moderne coagulanten maken het mogelijk om de intensiteit en kwaliteit van het zuiveringsproces van afvalwater aanzienlijk te verhogen. De hoge kosten van reagentia worden gecompenseerd door een aantal voordelen die zij bieden.

Onder de onmiskenbare voordelen van het gebruik van synthetische coagulanten moet men noemen:

• efficiëntie;
• betaalbare prijs;
• hoge zuiveringskwaliteit;
• universaliteit van toepassing.

Afvalwater is een stabiel agressief systeem. Coagulatie helpt dit systeem af te breken door grote deeltjes te vormen die vervolgens door filtratie kunnen worden verwijderd.

Het gebruik van reagentia geeft goede resultaten bij het verwijderen van zwevende en colloïdale deeltjes uit het afvalwater.

In wezen zijn de deeltjes van de coagulerende fase, gevormd onder invloed van coagulanten, tegelijkertijd het centrum van vlokvorming en de verzwaringsmiddel.

Maar de bezinkingsmethode met reagentia heeft ook nadelen. Tot deze behoren:

• noodzaak van strikte naleving van de dosering;
• vorming van een grote hoeveelheid secundair afval dat aanvullende filtratie vereist;
• arbeidsintensiviteit van het zelf opzetten van het proces.

Op industriële schaal worden coagulatieprocessen overal toegepast en zijn ze gestroomlijnd. Voor het opzetten van een systeem in huiselijke omstandigheden zal men speciale installaties moeten aanschaffen, waarvan de kosten vrij hoog zijn.

De meeste huiseigenaren lossen dit probleem op door gebruik te maken van afzonderlijke huishoudelijke coagulanten, die worden verkocht in kleine verpakkingen.

De werkzame stoffen worden eenvoudig aan de vloeistof toegevoegd en vervolgens wordt het bezonken sediment eruit gefilterd; maar dit proces is vrij arbeidsintensief en kost daarom veel tijd.

In sommige gevallen kan coagulatie direct plaatsvinden in het mechanische filtersysteem. Hiervoor wordt het reagens in het leidingdeel met de te behandelen vloeistof gebracht vóór het punt waar het naar de filter wordt gevoerd. In dat geval komen er al vreemde deeltjes, 'omgezet' in vlokken, het filtersysteem binnen.

Belangrijkste soorten coagulanten

Er bestaan veel varianten van coagulanten. We zullen hun formules niet gedetailleerd in het artikel opsommen. We bekijken slechts twee hoofdgroepen, die afhankelijk van de grondstof worden onderverdeeld in organische en anorganische.

Eén categorie coagulanten kan water ontijzeren en aluminiumzouten eruit verwijderen, een andere kan de pH-waarde verhogen of verlagen, sommige reagentia hebben een complex effect.

Tegenwoordig houden veel binnen- en buitenlandse bedrijven zich bezig met de productie van coagulanten. De door hen geproduceerde reagentia van de nieuwe generatie verschillen van de coagulanten die nog in de Sovjet-Unie werden geproduceerd door verbeterde technische eigenschappen.

Organische natuurlijke stoffen

Het zijn speciaal ontworpen reagentia die door het versnellen van de samenklontering van in water aanwezige agressief onstabiele deeltjes bijdragen aan het vergemakkelijken van processen die verband houden met hun scheiding en bezinking. Organische stoffen helpen de combinatie van verontreinigingen tot dichte suspensies en emulsies te stimuleren, waardoor het proces van verwijdering uit water wordt vergemakkelijkt.

Hoogmoleculaire stoffen bestrijden chloor goed en verwijderen effectief onaangename 'geuren' in vloeistof, bijvoorbeeld: de in ontijzerde vloeistof vaak aanwezige geur van waterstofsulfide.

Bij interactie met verontreinigingsmoleculen nemen organische coagulanten aanzienlijk in omvang af. Na voltooiing van de reactie slaan ze neer als een kleine hoeveelheid neerslag.

Dankzij de minimalisatie van het volume neerslag dat zich op de bodem van de container verzamelt, is het veel eenvoudiger en sneller te filteren. De verminderde hoeveelheid neerslag heeft echter geen enkel effect op de kwaliteit van de reiniging.

Vanwege de beperkte grondstoffenbasis hebben natuurlijke reagentia geen brede toepassing gevonden bij industriële afvalwaterbehandeling. Maar voor huishoudelijke doeleinden worden ze vaak gebruikt.

Synthetische coagulerende verbindingen

Deze typen reagentia worden gemaakt op basis van minerale en synthetische elementen. Polymeren dragen bij aan de vorming van een hoge kationische lading, waardoor de snelle vorming van vlokken wordt gestimuleerd. Ze werken goed samen met water en hebben een complex effect: ze verzachten de structuur en verwijderen grove onzuiverheden en zouten.

De meeste verspreiding hebben zouten van polyvalente metalen, gemaakt op basis van ijzer of aluminium. IJzer wordt gebruikt voor grove reiniging.

Flocculanten – secundaire coagulanten, die suspensies en emulsies in vlokken omzetten, worden samen met primaire coagulanten gebruikt. Deze combinatie kan zowel kleine porties huishoudelijk afval als grote volumes, afkomstig van industriële bedrijven, zuiveren.

Onder de ijzerverbindingen zijn de meest populaire:

• ijzerchloride – hygroscopische kristallen met een donkere metaalglans, verwijderen grote vervuilingsdeeltjes uitstekend en neutraliseren gemakkelijk de geur van waterstofsulfide;
• ijzersulfaat – een kristallijn hygroscopisch product lost goed op in water en is effectief bij de zuivering van rioolwater.

Vanwege de lage viscositeit bij een laag moleculair gewicht lossen dergelijke reagentia goed op in elk type te behandelen vloeistof.

Van de coagulanten op basis van aluminium zijn de meest verspreide:

• aluminiumoxychloride (AOC) – wordt gebruikt voor de behandeling van water met een hoog gehalte aan organische natuurlijke stoffen;
• aluminiumhydroxychloridesulfaat (AHCS) – gaat goed om met natuurlijke afzettingen in afvalwater;
• aluminiumsulfaat – een ongeraffineerd technisch product in de vorm van grijsgroene stukken wordt gebruikt voor de zuivering van drinkwater.

In vroegere jaren werden polymeren alleen gebruikt als toevoeging aan anorganische coagulanten, als stimulatoren die de vorming van vlokken versnellen. Tegenwoordig worden deze reagentia steeds vaker als primair middel gebruikt, ter vervanging van anorganische.

Als we organische en synthetische stoffen vergelijken, winnen de eerste het omdat ze veel sneller werken. Bovendien kunnen ze in vrijwel elk alkalisch milieu functioneren en gaan ze geen interactie aan met chloor.

Voor adsorptie van in water opgeloste zouten, zware metaalionen en andere zwevende deeltjes is een portie organisch reagens vele malen kleiner nodig dan een synthetisch equivalent (+)

Organische actieve verbindingen hebben ook als voordeel dat ze de pH-waarde in water niet wijzigen. Hierdoor kunnen ze worden gebruikt voor de zuivering van water waar planktonkolonies, algen en grote micro-organismen aanwezig zijn.

Aanbevelingen voor de keuze van middelen

Bij de keuze van een coagulant voor de zuivering van afvalwater moet u zeer zorgvuldig te werk gaan. Hoewel de stof geen gevaar voor de menselijke gezondheid vormt, heeft het qua werking een vrij smalle specialisatie.

Bij het selecteren van een coagulant voor afvalwaterzuivering kunt u ook gebruikmaken van naslagwerken, maar voordat u het verbruiksmateriaal aanschaft, is het toch raadzaam om advies in te winnen bij professionals die gespecialiseerd zijn in waterzuivering.

Om teleurstellingen te voorkomen bij een lage effectiviteit van het coagulant, raden wij u aan het water vooraf te laten analyseren. Laboratoriumonderzoek geeft inzicht in de samenstelling en helpt bij het bepalen van de meest geschikte behandelingsmethode.

Als u de samenstelling van het verontreinigde water kent, wordt het veel eenvoudiger om de optimale coagulant te kiezen die het probleem snel kan oplossen.

Coagulanten zijn vrij specifieke substanties. In sommige gevallen kunnen ze elementen in water afstoten, in andere gevallen juist hun werking versterken. Bijvoorbeeld, het gebruik van een actieve stof op basis van aluminiumsulfaat en ijzer kan een drievoudig effect hebben: de inhoud zuiveren, ontijzeren en aanzienlijk verzachten.

Bij gebruik van elk type coagulant is het belangrijk de aanbevolen dosering van de fabrikant te volgen. Een te kleine hoeveelheid actieve stof zal een reactie veroorzaken, maar deze zal niet zo intensief verlopen als nodig is voor een goede zuivering. Het bezinksel zal langzaam neerslaan en de vloeistof zal niet worden gereinigd van schadelijke onzuiverheden.

Bovendien beginnen bij een verkeerde dosering de vlokken ongelijkmatig te bezinken. Hierdoor ontstaan er veel microvlokken in het water, die vanwege hun kleine omvang niet door de filters worden opgevangen.

De actieve reagentia op de markt worden aangeboden in de vorm van korrels, fracties en brokken, evenals kleine vormeloze plaatjes.

Om de berekening van het benodigde volume actieve stof te vereenvoudigen, brengen fabrikanten coagulanten op de markt in verpakkingen met doseerinrichtingen, en zij vergeten niet om een gedetailleerde gebruiksaanwijzing bij te voegen.

Voorwaarden voor het verloop van het proces

Maximale efficiëntie bij de zuivering van afvalwater wordt bereikt door een geïntegreerde aanpak van het probleem. Daarom wordt bij de inrichting van autonome zuiveringsinstallaties coagulatie toegepast in combinatie met mechanische en biologische zuivering.

Hiervoor worden constructies gebouwd die bestaan uit verticale bezinktanks, gescheiden door wanden. Hierdoor ondergaan de afvalwaters een meertrapszuivering. Eerst bezinken ze, daarna worden ze gezuiverd door verwerking door bacteriën, waarna ze in een kamer komen waar ze in het coagulatieproces treden en in de laatste fase worden gefilterd.

Het coagulans kan zich bevinden in een aparte plastic container die in de toiletpot hangt, waardoor bij elke spoeling deeltjes van het reagens samen met het afvalwater in het systeem terechtkomen.

Het installeren van gespecialiseerde apparatuur, het berekenen van de geschatte dosis verbruiksmaterialen en de initiële controle op alle fasen van het zuiveringsproces kunt u het beste overlaten aan professionals.

Het coagulatieschema omvat drie belangrijke fasen:

1. Toevoeging van het coagulans aan de vervuilde vloeistof.
2. Het creëren van omstandigheden voor maximale interactie van het werkzame reagens met onzuiverheden.
3. Bezinking gevolgd door filtratie van bezonken deeltjes.

Een noodzakelijke voorwaarde voor het coagulatieproces is dat de deeltjes een tegengestelde lading hebben. Daarom is het zo belangrijk om de concentratie van het gebruikte reagens in acht te nemen om het gewenste resultaat te bereiken, namelijk de grootste vermindering van de troebelheid van het afvalwater.

Bij het gebruik van coagulantia voor de zuivering van afvalwater moet u er rekening mee houden dat deze stoffen alleen werken bij temperaturen boven nul.

Het werkingsbereik van de reagentia varieert van 10 tot 40°C, en als de temperatuur boven deze waarde stijgt, begint de reactie veel langzamer te verlopen.

Daarom is het zo belangrijk om de stabiliteit van de verwarming van het te behandelen water te waarborgen.

Om het coagulatieproces te versnellen kunnen stoffen aan het water worden toegevoegd die colloïdale dispersiesystemen kunnen vormen – flocculanten. Voor dit doel worden meestal gebruikt: zetmeel, polyacrylamide, geactiveerd silicaat. Deze zullen adsorberen op de vlokken van het coagulans en ze omzetten in sterkere en grotere aggregaten.

Het flocculans wordt 1-3 minuten na het toevoegen van het coagulans in de contactzone ingebracht. Tegen die tijd zijn de processen van microvlokvorming en de daaropvolgende sorptie van neerslagvormende stoffen voltooid.

De hoeveelheid neerslag die in de contacttanks valt, hangt af van het type gebruikte reagens en de mate van voorzuivering van het te behandelen afvalwater.

Gemiddeld bedraagt het volume slib per persoon per dag na mechanische zuivering ongeveer 0,08 liter, na passage door biofilters 0,05 liter, en na behandeling in een beluchtingstank 0,03 liter. Het hoeft alleen tijdig te worden verwijderd naarmate de tank volloopt.

Conclusies en nuttige video over het onderwerp

Werkingsprincipe van het coagulans:

Videopresentatie van huishoudelijke coagulerende producten:

Door de coagulatiemethode toe te passen, krijgt u een uitstekende kans om met kleine investeringen een hoog resultaat te behalen. Als u het reagens zorgvuldig kiest en de benodigde omstandigheden voor het gebruik ervan creëert, is het niet moeilijk om het afvalwater in één keer van veel onzuiverheden en verontreinigingen te zuiveren.

Heeft u vragen tijdens het bestuderen van de door ons verstrekte informatie? Kent u de fijne kneepjes van het praktisch gebruik van coagulanten? Deel dan uw kennis en ervaringen en stel uw vragen in het onderstaande blok.