Технологии

JAR-test, или «джар-тест» и особенности его проведения

11 марта 2015

Автор статьи: Ирина Гудилина

Для того, чтобы подобрать наиболее эффективные реагенты для очистки конкретной сточной воды, а также для определения их оптимальных доз чаще всего применяется метод пробного коагулирования, называемый еще JAR-test, или «джар-тест», то есть, сам перевод отражает сущность методики, так как ключевое слово переводится или как существительное «банка, или сосуд», или же как глагол «сотрясать». Сама методика состоит в том, что в лабораторных условиях осуществляется имитация процесса хлопьеобразования на промышленных установках очистки сточной воды, для чего используются стеклянные сосуды, в которых пробы воды взаимодействуют с реагентами при разных режимах перемешивания. Этот тест применяется потому, что он с большой точностью имитирует процессы хлопьеобразования, идущие на промышленных установках, осуществляющих физико-химическую очистку сточной воды, кроме того, эта методика позволяет обеспечить высокую степень совпадения оптимальных доз, подобранных в лаборатории с теми, что используются в промышленных очистных установках.

В качестве сосудов для исследования используются лабораторные стаканы, или цилиндры, а режимы перемешивания обеспечиваются с помощью механических мешалок, вращающихся с разной скоростью. Кроме того, в этих целях допускается использование магнитных мешалок и перемешивание с помощью стеклянной палочки. Но для получения более точных результатов используются специальные лабораторные установки, в состав которых входит шесть стеклянных емкостей, предназначенных для одновременного исследования равного им количества проб воды, оборудованных механическими мешалками с регулируемой скоростью вращения, составляющей от десяти до двухсот оборотов в минуту.

Сущность этого метода исследования состоит в определении минимального времени, которое требуется на осаждение или всплытие образующегося хлопьевидного осадка. При этом происходит также исследование качества обработанной воды после отстаивания, период которого определяется в количестве тридцати минут, в число критериев которого входят мутность, а также содержание взвешенных веществ и нефтепродуктов. Следует отметить, что в течение всего периода отстаивания отмечается время, требующееся на

появление мелкого осадка,
укрупнения его до крупных хлопьевидных агрегатов
и полное осветление.

При этом, из шести исследуемых доз выбирается та, что способствует образованию более плотного осадка с хорошими седиментационными свойствами. При определении эффективности действия коагулянтов и флокулянтов в исследуемые объемы воды добавляются разные дозы растворов коагулянта и флокулянта. При этом берутся растворы коагулянта в пяти, или десяти процентной концентрации, а флокулянта – от пяти сотых до одной десятой процента. Исследуемые дозы коагулянта подбираются в соответствии с рекомендованными дозами в соответствии с типом реагента и степенью загрязненности сточной воды. Чем большее количество загрязняющих веществ содержится в исследуемой сточной воде, тем большие дозы коагулянта должны использоваться для определения оптимального значения. В том случае, если сопоставляются действие разных коагулирующих реагентов, то их доза рассчитывается в зависимости от содержания в них активного вещества, в роли которого чаще всего выступает, либо безводная соль, либо процентное содержание оксида металла в товарном продукте.

Получить консультацию специалиста Консультация

Плотность дозируемых растворов коагулянта определяются с помощью ареометра, или же для этого могут быть использованы справочные данные. Для флокулянтов, поскольку для исследования применяются сильно разбавленные растворы, плотность принимается равной единице, то есть считается, что она практически не отличается от плотности воды. Джар-тест проводится при исследовании действия

только коагулянтов,
только флокулянтов
и при их совместном последовательном применении.

При подборе оптимальной дозы коагулянта в шесть емкостей, объемы которых могут составлять пол-литра, литр, полтора, или два литра, помещаются одинаковые по объему пробы исследуемой сточной воды. Как правило, для исследования берется вода, в которой содержится незначительное количество взвешенной фазы, или отфильтрованная проба воды, состав которой идентичен по концентрации мелкодисперсных частиц стокам, обработанным на стадии первичной механической очистки сточной воды. Перед началом исследования производится измерение

Перед началом исследования производится измерение

температуры,
рН водной среды,
а также определяется ее мутность и цветность.

В эти пробы воды, в порядке увеличения, добавляются различные дозы коагулянта. Как правило, доза подбирается по концентрации безводной соли, или же активному веществу.

Рассмотрим пример подбора коагулянта на примере сульфата алюминия торговой марки АЛГ, выпускаемым компанией «Кемира». Для этого готовится 10% раствор товарного коагулянта и в стаканы добавляют различные его объемы, в которых содержится от 15 до 40 мг/л сульфата алюминия, с шагом 5 мг/л для слабо загрязненной воды. Если сточная вода характеризуется высокими показателями мутности, то исследования следует начинать с дозы, составляющей от 30 до 60 мг/л, а в случае высоких показателей цветности она возрастает до 100 мг/л.

1. После введения определенных доз коагулянта растворы перемешиваются со скоростью от 120 об/мин в течение трех минут, или 180 об/мин, в течение одной минуты. Этот период соответствует стадии гидролиза коагулянта.

2. Затем скорость перемешивания снижается до 50 об/мин и раствор, таким образом, продолжает обрабатываться от 10 до 20 минут. Эта фаза соответствует периоду хлопьеобразования. При этом должны образовываться хлопья крупного размера. В том случае, если образовавшиеся частицы хлопьевидного осадка имеют мелкие размеры, то это может быть связано с тем, что доза коагулянта не является оптимальной, или же недостаточном времени периода медленного перемешивания, или же несоответствии диапазона рН среды.

Во втором случае следует дополнительно перемешать воду с коагулянтом в течение еще пяти или десяти минут. В случае неоптимального значения рН среды, к пробе воды добавляется эквивалентное введенной безводной соли коагулянта количество 5-10% раствора щелочи, гидрооксида натрия, или кальция. Добавление щелочного раствора является необходимым при недостаточной буферной емкости водной среды, вызванной недостаточной концентрацией растворенных бикарбонатов, определяющих щелочность воды. Следующей стадией исследования является период седиментации образовавшихся хлопьев осадка. Его продолжительность зависит от скорости их осаждения и составляет обычно около 30 минут. Оценка качества очистки воды при этом проводится визуально и путем отбора проб из каждого стакана на одной и той же глубине отстоянного слоя воды, с последующим их анализом на содержание остаточных концентраций загрязняющих веществ.

Исходя из полученных данных, определятся наименьшая доза сульфата алюминия, достаточная для дестабилизации коллоидной системы и образования осадка, а так же то количество реагента, при котором достигается требуемая степень очистки исследуемой сточной воды.

После определения оптимальной дозы сульфата алюминия идет определение взаимосвязи между временем медленного перемешивания и временем седиментации полученного осадка, на основании чего можно приступать к определению дозы флокулянта, способствующего сокращению периода хлопьеобразования, времени гравитационного разделения фаз, а также позволяющее снизить требуемую дозу коагулянта.

Это определение может проходить в несколько этапов, при исследовании влияния флокулянта на прибавление к раствору с оптимально подобранной дозой коагулянта, а так же, при необходимости, с ее уменьшением на четверть, или даже на половину определенного количества. При этом достаточно эффективным является применение флокулянтов на основе полиакриламида, производимых компанией «Кемира», так как они отличаются широким спектром длины макромолекул и уровня их заряда, что позволяет подобрать наиболее эффективный реагент для извлечения загрязнений из сточных вод с разными характеристиками.

На этапе определения оптимальной дозы флокулянта во все шесть стеклянных емкостей снова наполняются одинаковыми объемами исследуемой воды, в которые добавляется одна и та же доза коагулянта. Затем они подвергаются активному перемешиванию, со скоростью 120 оборотов в минуту, в течение одной или трех минут при скорости 180 об/мин, как и при подборе коагулянта. Затем в эти стаканы вводятся дозы 0,1 или 0,05 процентного раствора флокулянта, при этом первый стакан остается контрольным, а в следующие пять добавляются последовательно разные дозы флокулянта. При этом может быть проведено исследование воздействия двух, или трех марок флокулянтов, выбранных предположительно, по опыту их использования для сточной воды аналогичного состава.

Чаще всего совместно с сульфатом алюминия используются анионные флокулянты со стандартной молекулярной массой и уровнем заряда. Дозы добавляемого раствора флокулянта обычно находятся в интервале от 0,1 до 0,4 миллилитра. После их введения, пробы воды снова перемешиваются со скоростью 120 оборотов в минуту, в течение 2 минут, или при 180 оборотах в течение одной. Затем скорость вращения уменьшается до 50 оборотов, при времени перемешивания от пяти до десяти минут. После прекращения работы мешалки, происходит седиментация образовавшегося хлопьевидного осадка, время которой сокращается в сравнении с использованием одного коагулянта и составляет около пяти минут.

После осветления воды из всех шести стаканов также, с одной и той же глубины, отбираются пробы воды, которая затем анализируется на содержание остаточных загрязнений сточной воды и ее основных показателей, как и при определении оптимальной дозы коагулянта. Если на этом этапе достигнутые результаты окажутся неудовлетворительными, следует на следующих этапах исследования изменять дозы и режимы перемешивания воды и флокулянта, а также длительность периодов отстаивания (в том случае, если в промышленных условиях использование будет проводиться во флокуляторах с периодической подачей сточной воды).

Анализ полученных данных позволит определить эффективную дозу и марку флокулянта, а так же режим его смешивания с исследуемой сточной водой. Таким образом, jar-test, или «джар-тест», позволяет определить наиболее подходящие химические реагенты для прохождения стадии ее физико-химической очистки, а также определить их оптимальные дозы. При этом наиболее подходящими считаются те, что требуются в меньших количествах для получения необходимой степени очистки исследуемой сточной воды при минимальном времени периода седиментации. При этом, для получения более корректных результатов, предпочтительно использовать специальные установки, предназначенные для проведения «джар-теста», или пробной коагуляции, так как только с и помощью соблюдаются равноценные условия обработки исследуемой воды, необходимые для правильных выводов об эффективности того, или иного реагента и подбора оптимальной дозы коагулянта, или флокулянта. Чаще всего это тестирование проводится для исследования сточной воды, в которой загрязняющие вещества находятся в основном в коллоидной и тонкодисперсной фазе, не удаляемой в процессе безреагентного осветления, с использованием различных методов механической очистки. Несмотря на простоту, этот метод исследования позволяет достаточно точно сымитировать работу промышленных установок. Для уточнения параметров подбора реагентов на следующем этапе исследований следует использовать пилотные установки, представляющие собой установки промышленной очистки сточной воды в миниатюре, с наиболее приближенными к реальным рабочими параметрами.

Для получения более полной информации, надо обратиться к нашим специалистам по телефону
+7 (495) 268-0242, или почте info@nomitech.ru, они окажут помощь в подборе необходимого оборудования, которое будет соответствовать вашим требованиям как в части технических характеристик, так и в ценовом плане.