В практике очистки сточных вод метод коагуляции часто применяется после удаления грубодисперсных примесей – для удаления коллоидных частиц. Коагуляция – процесс слипания коллоидных частиц и образования грубодисперсной макрофазы (флокул) с последующим её выделением из воды.
Один из видов коагуляции – флокуляция, при которой мелкие взвешенные частицы под влиянием специально добавляемых веществ (флокулянтов) образуют интенсивно оседающие хлопьевидные образования.
Основной процесс коагуляционной очистки сточных вод – гетерокоагуляция, при которой коллоидные (и мелкодисперсные частицы) взаимодействуют с агрегатами, образующимися при введении в стоки коагулянтов.
Основные коагулянты:
а) соли алюминия: глинозём Al2(SO4)3×18H2O; алюминат натрия NaAlO2; оксихлорид алюминия Al2(OH)5Cl; полихлорид алюминия [Al2(OH)nCl6-n]m×(SO4)x, где 1≤ n ≤ 5m ≤ 10;
б) соли железа: железный купорос FeSO4×7H2O; хлорид железа FeCl3×6H2O; сульфат железа Fe2(SO4)3× 9H2;
в) соли магния: хлорид магния MgCl2× 6H2O; сульфат магния MgSO4×7H2O;
г) известь;
д) шламовые отходы и отработанные растворы отдельных производств.
Сточные воды смешивают с коагулянтом в специальных устройствах – смесителях в течение 1…3 мин., хлопьеобразование происходит в камерах хлопьеобразования, например, с механическим перемешиванием. Осаждение хлопьев и частиц, образовавшихся в результате коагуляции, производится в отстойниках, этот процесс часто называют осветлением стоков, а соответствующие отстойники – осветлителями.
Согласно современным представлениям, основная масса коллоидных частиц имеет одинаковый отрицательный заряд и потому имеет высокую агрегативную устойчивость. Появление в сточной воде положительных ионов способствует нейтрализации электрических полей отрицательных зарядов коллоидных частиц и они теряют свою агрегативную устойчивость. В наибольшей степени агрегативную устойчивость частиц понижают ионы Al3+ и Fe3+ , и это обстоятельство предопределило применение в качестве коагулянтов именно солей железа и алюминия. В последующем практика и теория коагуляции привели к заключению, что в стоки достаточно ввести не соли алюминия или железа, а только ионы Al3+ и Fe3+ . Это достигается анодным растворением Al или Fe в воде при прохождении через воду электрического тока. Такой процесс коагуляции называется электро-коагуляцией, а соответствующие аппараты – электрокоагуляторами.