​​Полевая водоподготовка. Часть IV. Убираем взвеси в воде (муть)

Оказывается главная "пользовательская" проблема у outdoor-воды, это отнюдь не невидимые глазом бактерии и вирусы. А режущая невооруженный глаз мутность и цветность. Ранее рекомендованные биоцидные средства (вроде этих) с мутной водой справится не могут, но и не должны. Их задача обеззараживание, т.е. уничтожение всех биологических загрязнителей (вирусы, бактерии, грибки). А для того, чтобы вода была приятной органолептически я и предалагал всегда комбинировать обеззараживание с отстаиванием и грубой фильтрацией (подробно про нее я писал в статье "Когда молчит водоканал").

Но отстаивание - это чаще всего очень неэффективная процедура. Взвеси в воде в большинстве случаев представляют собой стабильные коллиодные системы (гидрозоли) и оседать под силой тяжести (седиментировать) не спешат. Чтобы этот процесс ускорить применяются коагулянты&флокулянты. Коагулянты нейтрализуют заряд у частиц взвеси, и дестабилизируют коллоидную систему, частицы начинают слипаться и формировать агрегаты. А флокулянты способствуют объединению агрегатов в агломераты, легко оседающие хлопья-флокулы и приводят к укрупнению осадка. Подробно принцип работы этих реагентов показан на картинке.

Самые дешевые и распространенные коагулянты - это неорганические соли. В первую мировую использовали алюмокалиевые квасцы KAl(SO₄)₂, а во времена ВОВ основным коагулянтом был алюмосиликат калия и натрия (Na,K)AlSiO₄ - нефелин. Без коагулянтов же любые фильтры грубой очистки очень быстро забивались.

Сегодня чаще всего используют сульфат алюминия Al₂ (SO₄)₃ при рН 6.5-7.5, сульфат железа Fe₂(SO₄)₃ при рН 4–6/8.8–9.2, хлорид железа FeCl₃ при рН 4-11. Для жесткой воды применяют алюминат натрия Na₂Al₂O₄. Для вод с низким рН/щелочностью применяют неорганический полимер полиоксихлорид алюминия Al₁₃(OH)₂₀(SO)₄Cl₁₅. Для вод загрязненных эмульсиями масел используют полисульфат железа Fe₂(OH)₀.₆(SO₄)₂.₇

В качестве флокулянтов чаще всего используются органические полиэлектролиты - полиакриламид, полиэтиленоксид этиленимин, аминоэтил метакрилат. Может применяться и т.н. активная кремниевая кислота (SiO₂·H₂O).

Методика обработки (на примере некой условной болотной воды) выглядит так: вода из источника отстаивается, чтобы осели крупные тяжелые частицы. Жидкость аккуратно снимается с осадка (переливается в другую емкость) и по каплям добавляется коагулянт (оксихлорид алюминия). Однородная взвесь начинает выпадать в виде рыхлого объемного осадка. Добавляется флокулянт (полиакриламид) и осадок уплотняется и быстро оседает. Выжидаем 5-10 минут и фильтруем воду через любой сетчатый фильтр (тканевый) в емкость для кипячения или последующей обработки обеззараживающими "водными таблетками" (ссылка).

Метод доступный (мизерный расход реагентов) и очень эффективный (особенно в летнее время с теплой водой). Главный минус - требует понимания сути процесса, "залил по максимуму и забыл" - не сработает. Вода из разных источников характеризуется разным составом взвесей и требует различного количества реагентов. В промышленной водоподготовке используют т.н. проточные детекторы (англ. streaming current detector) которые измеряют суммарный поверхностный заряд частиц (через ζ-потенциал). При добавлении коагулянта заряд меняется, и при нулевом значении можно считать что доза коагулянта оптимальна. Для полевых условий такой вариант недоступен, учится лучше на нескольким емкостях с одинаковым объемом воды и разными дозами коагулянта. Где вода получается прозрачнее - там и доза оптимальнее. А с опытом вырабатывается и "коагулянтная интуиция" :)

На фото: такой вот "водный набор" ездит в моем рюкзаке. Безотказно работает с любой водой из поверхностных источников (болотная, луговая, речная etc)