Испытание проводят сразу же после отбора проб воды при температуре, которая соответствует промышленным условиям (в холодные периоды года необходимо применять искусственное охлаждение).

Оборудование и посуда

1. Лабораторный коагулятор (флокулятор) любого типа

2. Охлаждающая ванна

3. Фотометр либо другие приборы для аналитического контроля

4. Стаканы, цилиндры или другие емкости на 1 л

5. Пипетки мерные, в т.ч. микропипетки на 2 – 20 мкл и на 10 – 100 мкл.

6. Колбы, стаканы, лейки и другая химическая посуда

7. Фильтры беззольные «белая лента»

Приготовление рабочих растворов коагулянта

Для проведения пробной коагуляции могут использоваться концентрированные или водные растворы товарного коагулянта.

Для приготовления рабочих растворов коагулянта 1 г (в случае жидкой формы реагента отмеряют пипеткой нужное количество реагента с учетом его плотности) товарного продукта растворяют приблизительно в 100 мл воды (для облегчения и ускорения процесса растворения реагента можно использовать мешалку).

Условия проведения пробной коагуляции воды

При проведении пробной коагуляции должны обеспечиваться следующие условия:

• быстрое распределение введенного раствора коагулянта по всему объему воды;

• отстаивание в спокойном состоянии;

• поддерживание соответствующего температурного режима;

• обеспечение одинаковых условий процесса для всех проб.

Для быстрого объемного распределения коагулянта используются специальные мешалки. Если лабораторный коагулятор (флокулятор) обеспечивает возможность регулирования числа оборотов в минуту, для перемешивания применяется следующий режим: холостое перемешивание - 2 мин.; введение коагулянта, при необходимости введение флокулянта в течении 30 сек.; 2 мин. быстрое перемешивание – 200 об/мин.; 10 мин. медленное перемешивание – около 40 об/мин. Если параметры перемешивания не корректируются, воду перемешивают в течение 6-8 мин. с интенсивностью, установленной на данном коагуляторе (при отсутствии коагулятора воду перемешивают вручную).

После перемешивания мешалки вынимаются, и вода отстаивается в течение 20-30 мин. Перемещение стаканов после начала отстаивания (до отбора проб воды на анализ) может негативно повлиять на результаты испытаний.

Температура воды на протяжении всего периода проведения пробной коагуляции должна поддерживаться постоянной (даже незначительный подогрев воды, особенно при ее низкой выходящей температуре, может сильно повлиять на конечный результат): разница между начальным и конечным значением температур воды не должна превышать 2-3⁰С. Для этого используют специальное (без отопления) помещение, искусственное охлаждение воды и др.

При проведении пробной коагуляции воды все пробы должны находиться в одинаковых условиях, то есть необходимо использовать одинаковые стаканы (по форме и объему), градуированные пипетки для дозирования, мешалки и др.

Объемная коагуляция воды

В прозрачные стаканы (либо аналогичные емкости) заливают по 1 л воды, устанавливают их в коагулятор (флокулятор) и включают мешалки. В каждый из стаканов пипеткой добавляют рассчитанное количество коагулянта и перемешивают воду, как определено выше. Потом вынимают из воды мешалки и отстаивают на протяжении 20 – 60 минут (с учетом технологических особенностей станции).

В начале испытаний выбирается широкий диапазон доз реагента, например, от 10 до 100 мг/л, или до 50 мг/л, потом, в зависимости от достигнутых результатов, этот диапазон сужается и исследуется более детально для выбора ориентировочного диапазона оптимальных доз.

После окончания отстаивания сифоном отбирают 250-300 мл осветленной части воды (шланг сифона располагают приблизительно на середине стакана, что дает возможность получить усредненный образец воды) и анализируют в соответствии к выбранным показателям качества.

Контактная коагуляция воды

В стаканы или цилиндры объемом 1 л заливают пробы воды. С помощью пипеток в них добавляют предварительно рассчитанное количество коагулянта, перемешивают на флокуляторе (при режиме быстрого перемешивания) либо переворачивают цилиндры и сразу фильтруют через фильтр «белая лента». Первые порции (50-70 мл) фильтрата сливают, остальные – собирают в стеклянной емкости и дальше анализируют в соответствии с выбранными показателями качества.

Так как процесс контактной коагуляции должен происходить в фильтрующей загрузке (в экспериментах его имитирует фильтр «белая лента»), то есть сразу после ввода и перемешивания реагента с водой, рассчитанное количество воды сначала добавляется в первый стакан, в котором вода перемешивается и фильтруется; потом – такая операция повторяется со вторым стаканом, третьим и т.д. Если после добавления коагулянта в воде сразу образуются хорошо сформированные хлопья, эксперимент нужно повторить.

Аналитический контроль качества воды

В отобранной после коагуляции воде определяются: мутность, цветность, щелочность, остаточная концентрация реагента (коагулянта). В отдельных пробах воды, где получены лучшие результаты, определяют и другие показатели качества воды – рН, окисляемость, содержание отдельных анионов и катионов, и др. В общем случае приоритетными должны быть те показатели качества воды, на которые направлены основные усилия водоочистной станции.

При проведении аналитического контроля по показателям качества отстоянной воды нужно учитывать следующие факторы. Пробная коагуляция воды – это технологический анализ, целью которого является определение таких доз реагента, при которых коагуляция воды протекает эффективнее всего. При этом необходимо знать качество именно отстоянной воды. Однако при определении цветности воды стандартным методом анализа возникает некоторое противоречие: пробу воды перед измерением оптической плотности необходимо фильтровать через мембранный фильтр. При таких условиях значение показателя цветности уже не будет соответствовать тому, что получен только при отстаивании воды. Фактически – это цветность воды, которая прошла 2-х стадийную очистку – коагуляция-фильтрование (к тому же через мембранный фильтр). Вследствие этого, на ряду водопроводных станций возникает ошибка при определении оптимальных доз коагулянта, особенно это касается тех случаев, где цветность воды является определяющим параметром очистки (то есть при очистке вод с повышенной цветностью). Как показали результаты численных исследований, цветность воды, определенная после фильтрования через мембранный фильтр, уже при низких дозах коагулянта является удовлетворительной и почти не изменяется в широком диапазоне доз. Однако на самом деле такое снижение цветности чаще всего достигается только за счет фильтрования через мембранный фильтр, а не вследствие применения оптимальных доз (подтверждением действительного снижения цветности должно быть одновременное уменьшение перманганатной окисляемости отстоянной воды). Поэтому, при проведении пробной коагуляции цветность отстоянной воды нужно определить без фильтрования (можно переходить на визуальный метод определения этого показателя).

Необходимо подчеркнуть, что вышесказанное не касается анализа питьевой воды, который должен проводиться в строгом соответствии к стандартному методу анализа.

Выбор оптимальных доз реагента.

По результатам полученной при пробной коагуляции воды выбираются ориентировочно оптимальные дозы коагулянта. При этом следует учитывать, что качество обработанной воды должно быть удовлетворительным по всем контрольным показателям, включая и остаточную концентрацию алюминия.

Стандартных критериев на качество отстоянной воды нет: они определяются на каждой водопроводной станции в зависимости от параметров ее работы (и, в частности, от эффективности работы отстойников и фильтров).

Определенные при пробной коагуляции ориентировочные оптимальные дозы уточняются в процессе технологического цикла и соответствующе корректируются, так как полностью смоделировать промышленный процесс коагуляции воды в лабораторных условиях невозможно.

Отдельно нужно подчеркнуть, что коагуляция (а значит и очистка воды) эффективно протекает только при определенных дозах коагулянта и пока эти дозы (то есть «порог коагуляции») не будет достигнуты, положительный результат не будет получен. Обработка воды низкими дозами коагулянта (что достаточно часто происходит на водопроводных станциях), которые не соответствуют оптимальным, не только не улучшает ее качество, а наоборот, приводит к ухудшению мутности и увеличению нагрузки на фильтровальные сооружения. Особенно это касается концентрации остаточного алюминия, которая при высоких, но оптимальных дозах коагулянта может быть значительно меньше, чем при низких.

Если в процессе пробной коагуляции воды не удается найти диапазон его оптимальных значений (то есть достичь нужного качества воды), необходимо провести исследования с применением флокулянтов или заменить коагулянт другим.