Баночные тесты давно используются для оптимизации внесения коагулянтов и флокулянтов при обработке воды. В данной работе использовали 6 емкостей с лопастными мешалками.

Фосфор удаляют из системы с особой тщательностью, потому что он является фактором эвтрофикации воды. Часто избыток этого нутриента со стоками аквакультуры попадает в природный водоем и вызывает вспышку роста водорослей, если экосистема не способна его адсорбировать. Так как рециркуляционная установка позволяет концентрировать загрязнения в малом объеме воды, она предоставляет широкие возможности по контролю утечки фосфора. С другой стороны, в каналах подобная фильтрация потока воды затруднена с инженерной и экономической точек зрения.

За последнее десятилетие, Фонд охраны природы Института Пресных вод (Шепердстаун, США) продемонстрировал пути снижения загрязнений в аквакультуре, включая улучшение состава корма и стратегии кормления, технологии минимизации  использования воды и концентрации загрязнений. Недавний проект посвящен оценке эффективности квасцев и хлорида железа в качестве коагулянтов/флокулянтов для обработки стоков из микросетчатых фильтров УЗВ.

Наряду с определением эффективности удаления взвешенных частиц и фосфора, проводили систематическое тестирование переменных, наблюдаемых в процессах коагуляции/флокуляции. Тестировали дозировку и условия, оптимальные для достижения захвата твердых частиц.

Коагуляция/флокуляция

Электрические заряды на мелких частицах в воде вызывают их взаимное отталкивание, и удерживает во взвешенном состоянии. Распространенным методом удаления взвешенных частиц из питьевой воды является внесение таких коагулянтов и флокулянтов, как квасцы, хлорид железа и длинноцепочечные полимеры.

Процесс коагуляции нейтрализует или снижает негативный заряд частиц. Это позволяет Вандерваальсовым силам притягивать молекулы и образовывать первоначальные микрохлопья взвешенных частиц. флокуляция, благодаря физическому перемешиванию и связыванию, объединяет микрохлопья с образованием крупных скоплений.

Эти процессы позволяют очистить воду из поступающего или выходящего из системы потока до уровня «питьевой воды». Следовательно, систему с рециркуляцией можно устанавливать в места с загрязненным источником воды, либо исключительно чистой поступающей водой.

Оптимизация

Так как действие коагулянта комплексное, с целью оптимизации определяли оптимальную дозировку, продолжительность и интенсивность перемешивания и внесения флокулянта. За более 50 лет расчет коагулянта и флокулянта в обработке питьевой и муниципальной воды проводят баночными тестами.

Образцы брали непосредственно из сточной воды после обратной промывки с нескольких барабанных фильтров. Фильтры использовали на двух коммерческих рециркуляционных системах, где выращивали арктического гольца.

Три этапа

Процессы коагуляции/флокуляции состоят из трех отдельных этапов. Первый, коагулянт вносят в выходящий водный поток и быстро, интенсивно перемешивают. Достигают полного перемешивания коагулята с загрязненной водой для максимальной дестабилизации коллоидных частиц и запуска коагуляции. Ключевым аспектом этого этапа является продолжительность и скорость мешалки, либо интенсивность перемешивания, связанную с градиентом скорости.

Второй, взвешенные частицы медленно перемешивают для увеличения контакта между коагулирующими частицами, и ускоряют образование крупных хлопьев. Продолжительность и интенсивность флокуляции являются критическими параметрами. Слишком высокая интенсивность разрушает агрегаты, а слишком низкая – позволяет им оседать слишком рано.

Третий, перемешивание прекращают и хлопьям дают возможность осесть.

Тестовый режим A – стандартный баночный тест с шестью двухлитровыми плексигласовыми емкостями. Шесть мешалок включали одновременно с одинаковой скоростью от 0 до 300 RPM. Во всех тестах регистрировали pH, мутность и растворенный реактивный фосфор (SRP, ортофосфат). При сравнении операционных параметров рассматривали влияние перемешивания, мутность в качестве индикатора количества взвешенных частиц, содержание ортофосфата как индикатор содержания фосфора. На рисунке 1 показаны результаты сравнения эффективности квасцев и хлорида железа в удалении ортофосфата. На рисунке 2 показаны результаты сравнения эффективности квасцев и хлорида железа в снижении мутности промывочной воды фильтра.

В случае внесения квасцев или хлорида железа, концентрация ортофосфата снижалась с 60 мг/л до 0,15 мг/л фосфора. При этом мутность достигала минимальных значений. Интенсивность перемешивания в незначительной степени влияла на эффективность удаления, как продолжительность, так и скорость. Максимальное удаление ортофосфата и взвешенных частиц достигалось за менее, чем 10 минут.

Заключение

Результаты эксперимента указывают на то, что хлорид железа и квасцы эффективны для удаления растворенного ортофосфата и взвешенных частиц из воды.
——

J.M. Ebeling, Ph.D. , Sarah R. Ogden and Kata Rishel. Coagulation and flocculation aids remove suspended solids, phosphorus from RAS effluents. Global Aquaculture Advocate. 2003