Применение полигексаметиленгуанидин гидрохлорида в схемах очистки природных вод

Одной из проблем очистки высокоцветных природных вод в схемах с предварительным хлорированием воды является неизбежное образование хлорорганических соединений, для удаления которых применяют различные методы доочистки, что приводит к усложнению технологии водоподготовки. Для устранения негативных последствий, связанных с вторичным загрязнением воды, наиболее целесообразно применять органические коагулянты, обладающие биоцидным эффектом. В данном отношении эффективным является использование полигексаметиленгуанидин гидрохлорида, как самостоятельно, так и совместно с оксихлоридом алюминия, для очистки маломутных цветных вод в схемах с фильтрованием воды и с дополнительным использованием флокулянтов в схемах с отстаиванием.

К органическим коагулянтам с бактерицидным эффектом относится органический бактерицидный полиэлектролит полигексаметиленгуанидин гидрохлорид (ПГМГ), выпускаемый под разными торговыми марками: метацид, полисепт, акватон [1]. ПГМГ представляет собой хорошо растворимое в воде вещество без запаха и цвета, которое в водной среде полностью уничтожает патогенную и условно патогенную микрофлору при дозе от 1 до 3 мг/л. Предельно допустимая концентрация ПГМГ в воде питьевого назначения составляет 1,0 мг/л, в воде водоемов - 0,1 мг/л.

Проведенное изучение эффективности применения оксихлорида алюминия (ОХА) марки «АКВА-АУРАТтм 18» и ПГМГ марки «Полисепт» для очистки модельной воды, содержащей гумат натрия, по схеме смешение – фильтрование показало, что дозы ПГМГ в 2 раза меньше, а цветность очищенной воды выше в сравнении с неорганическим коагулянтом ОХА (рис.1). Однако в том и другом случае цветность фильтрованной воды ниже нормативной величины и составляет 6-11 град.

При совместном применении ПГМГ и оксихлорида алюминия в отношении 1:1 (рис.1) цветность модельной воды снижается лучше, чем с ОХА, причем высокий эффект по цветности достигается уже при суммарной дозе 5 (2,5+2,5) мг/л.

Сравнение эффективности обесцвечивания модельной воды с использованием сочетания ОХА и ПГМГ при разном порядке ввода реагентов показало, что введение ПГМГ после коагулянта неэффективно для снижения цветности.

В двухступенчатых схемах очистки высокоцветных вод, включающих реагентное отстаивание и фильтрование, применение низкомолекулярных ОХА и ПГМГ на стадии отстаивания эффективно только в сочетании с высокомолекулярными флокулянтами, способствующими укрупнению хлопьев скоагулированных загрязнений и увеличению скорости их осаждения. В результате снижается оптическая плотность и, соответственно мутность очищенной воды в два раза (рис. 2).

Природа флокулянта не влияет на степень снижения мутности при оптимальной дозе ПГМГ. Однако при использовании Пр 853 стабильный эффект осветления наблюдается в более широком интервале доз ПГМГ от 4 до 8 мг/л , чем с другими флокулянтами. Дополнительная обработка воды флокулянтом позволяет повысить также эффект осветления при дозах ПГМГ меньше оптимальных, причем степень снижения мутности увеличивается при переходе от Пр 2640 к Пр 853. Например, при дозе Полисепта 2 мг/л мутность очищенной воды уменьшается с 18,7 до 16 мг/л при использовании анионного Пр 2640 и до 10,7 мг/л при применении сильнокатионного Пр 853.

В то же время цветность воды лучше снижается при использовании ПГМГ совместно с катионными флокулянтами Пр 650 или Пр 853, хотя на снижение цветности флокулянты оказывают меньше влияния, чем на уменьшение мутности. Если мутность снижается в 2 раза при дополнительной обработке воды Пр 853 по сравнению с ПГМГ, то цветность уменьшается с 12,7 до 9,3 мг/л (рис. 3).

Улучшение гидродинамических условий подготовки хлопьев на стадии хлопьеобразования, как и следовало ожидать, способствует снижению мутности как при самостоятельном применении коагулянта, так и совместно с флокулянтами. Например, остаточная мутность при отстаивании воды по схеме без камеры хлопьеобразования уменьшается с 28 до 25 мг/л при использовании одного ПГМГ и до 6,7мг/л в схеме с камерой хлопьеобразования при продолжительности перемешивания 10 мин. и G =100 c)1.

Кинетика отстаивания модельной воды, обработанной разными сочетаниями реагентов в оптимальном режиме, представлена на рис.4. Как следует из представленных данных, максимальное осветление сточной воды достигается уже за 5 мин отстаивания, что соответствует гидравлической крупности скоагулированных загрязнений 0,2 мм/с. Эффективность снижения мутности и цветности в одинаковых условиях немного выше при применении ОХА совместно с флокулянтами, чем ПГМГ, что, вероятно, определяется дополнительным эффектом, вносимым продуктами гидролиза неорганического коагулянта.

Таким образом, в двухступенчатых схемах очистки высокоцветных природных вод органический коагулянт ПГМГ, обладающий биоцидными свойствами, может с успехом использоваться как самостоятельно, так в сочетании с оксихлоридом алюминия и высокомолекулярными флокулянтами.

Результаты коагуляционной очистки среднецветной воды р. Волхов и высокоцветной воды р. Орша разными сочетаниями реагентов (таблица 1) показывают, что с увеличением цветности исходной воды увеличивается доза коагулянтов.

При этом следует отметить, что в присутствии катионного флокулянта Праестол 650 коагулянт ПГМГ лучше, чем ОХА, снижает мутность очищаемой воды и хуже цветность очищаемой воды. Наибольшей эффективностью обладает ПГМГ совместно с Праестол 650 при очистке среднецветной маломутной воды реки Волхов.

Выводы:
1. Показана эффективность применения биоцидного органического коагулянта ПГМГ самостоятельно и совместно с оксихлоридом алюминия для очистки маломутных цветных вод в схемах с фильтрованием воды и с дополнительным использованием флокулянтов в схемах с отстаиванием.
2. Соблюдение оптимального гидродинамического режима смешения и хлопьеобразования при применении ПГМГ в схемах с очисткой речной воды отстаиванием является обязательным условием получения высокого эффекта обесцвечивания воды.

Литература:
1. Воинцева И.И. Полигексаметиленгуанидин гидрохлорид для очистки и обеззараживания воды как альтернатива реагентам окислителям. Часть 2 // Вода: Химия и экология). 2011. №8. С.28.

Журнал «Вода Magazine», №6 (58), 2012 г.