The use of «coasorption» concept while describing the effect of coagulants on the wastewater aqua systems
Authors: Алексеев Е.В. 
Published: March 2021

Широкое распространение реагентного коагулирования в технологии очистки природных и промышленных сточных вод обусловлено, с одной стороны, сложностью химического состава и фазово-дисперсного состояния их аквасистем, с другой – многофакторностью действия на них коагулянтов. Рассмотрены основные механизмы взаимодействия коагулянтов и загрязняющих веществ на примере очистки промышленных сточных вод, содержащих органические вещества (поверхностно-активные вещества и синтетические красители). Физико-химическое понятие «коагуляция» отражает только один из механизмов действия коагулянтов на загрязнители. Принятые в настоящее время технологические показатели «доза коагулянта» и «удельная доза коагулянта» также не отражают многообразие взаимодействий загрязняющих веществ с солями коагулянтов и не привязаны к результату коагулирования. Это обусловливает трудность описания совокупного действия физико-химических процессов при добавлении коагулянтов в очищаемые воды и его количественной оценки. Решение проблемы возможно введением понятия «коасорбция», определяющего многофакторность взаимодействия коагулянтов с загрязняющими веществами в процессах очистки сточных вод коагулированием, и технологического показателя «удельная коасорбция», устанавливающего количественную взаимосвязь между величинами загрязняющих веществ в исходной и очищенной воде с дозой коагулянта. Графически представлены функции удельной коасорбции в форме изотерм коасорбции для двух типов поверхностно-активных веществ и синтетических красителей. На основании результатов анализа особенностей изотерм показано, что они отражают разные механизмы взаимодействия коагулянтов и загрязняющих веществ. Использование коасорбции как технологического понятия способствует выявлению механизмов взаимодействия загрязняющих веществ с коагулянтом и созданию наилучших условий для осуществления процесса коагулирования. Функциональное описание изотерм коасорбции позволяет экстраполировать результаты пробного коагулирования в широком интервале концентраций загрязняющих веществ. Практическое значение изотерм удельной коасорбции состоит в возможности определения доз реагентов при коагулировании воды по начальному содержанию загрязняющих веществ и требуемому в очищенных водах.

The widespread use of chemical coagulation in purification of natural water and industrial wastewater is due, on the one hand, to the complex chemical composition and phase-disperse state of their aqua systems, and on the other hand, to the multifactorial effect of coagulants on them. The main mechanisms of interaction between coagulants and pollutants are considered through the example of industrial wastewater treatment containing organic substances (surfactants and synthetic dyes). The physicochemical term «coagulation» reflects only one of the mechanisms of the effect of coagulants on pollutants. The currently accepted process parameters «dose of coagulant» and «specific dose of coagulant» do not reflect the variety of interactions of pollutants with coagulant salts either, and are not linked to the result of coagulation. This makes it difficult to describe the collective effect of physicochemical processes while adding coagulants to the treated water and to quantify it. The solution to the problem is possible introducing the concept of «coasorption» that determines the multifactorial origin of the interaction of coagulants and pollutants in the processes of wastewater treatment by coagulation; and the process parameter «specific coasorption» that establishes a quantitative relationship between the concentrations of pollutants in raw wastewater and effluent with a dose of coagulant. The specific coasorption functions are graphically presented in the form of coasorption isotherms for two types of surfactants and synthetic dyes. Based on the results of the analysis of the features of the isotherms, it is shown that they reflect different mechanisms of interaction between coagulants and pollutants. The use of coasorption as a technological concept provides for identifying the mechanisms of interaction of pollutants with a coagulant and establishing the best conditions for the coagulation process. The functional description of the coasorption isotherms allows extrapolating the results of trial coagulation in a wide range of pollutant concentrations. The practical importance of specific coasorption isotherms provides for determining the dosages of chemicals during coagulation of water based on the initial concentration of pollutants and effluent standard.