Cum emulsia cationică de poliacrilamidă elimină substanțele organice din apele uzate
Emulsia de poliacrilamidă cationică (CPAM) îndepărtează materia organică din apele reziduale prin transformarea substanțelor organice dizolvate și coloidale în flocuri mai mari, separabile, prin neutralizarea sarcinii și prin crearea de punte a polimerului.
În practică, CPAM funcționează cel mai bine ca floculant (sau coagulant auxiliar): leagă particulele organice încărcate negativ, uleiurile emulsionate și substanțele humice/fulvice în aglomerate dense care pot fi îndepărtate prin sedimentare, flotație cu aer dizolvat (DAF) sau filtrare.
Ce face de fapt emulsia CPAM „materiei organice”
„Materia organică” din apele uzate este de obicei un amestec de substanțe organice dizolvate (măsurate ca COD/TOC), coloizi care contribuie la COD și culoare și solide în suspensie cu conținut organic. CPAM vizează în primul rând fracția care este coloidal sau asociat cu particule ; îndepărtarea acelor solide elimină și substanțele organice atașate la ele.
De exemplu, în multe ape uzate industriale (alimente, băuturi, celuloză și hârtie, textile, ape uzate uleioase), o mare parte a COD este transportată de materialul fin suspendat/coloidal. Când CPAM crește dimensiunea flocului și rata de decantare/flotație, COD poate scădea vizibil, deoarece acel COD a fost legat de solidele îndepărtate.
Mecanisme: cum emulsia de poliacrilamidă cationică elimină substanțele organice
Neutralizarea sarcinilor organice încărcate negativ
Multe substanțe organice din apele uzate prezintă o sarcină negativă netă: substanțe humice, fragmente de lignină, molecule de colorant, acizi grași și suprafețe de particule fine acoperite cu substanțe organice. CPAM poartă grupuri încărcate pozitiv care reduc repulsia electrostatică și permit coliziunilor să se „lipească”, formând microflocuri care devin detașabile.
Puntea polimerică: transformarea microfloculelor în flocuri puternice, care se pot stabili
Moleculele CPAM se adsorb pe mai multe particule simultan. Segmentele lanțului polimeric se atașează la o suprafață, în timp ce alte segmente se extind în apă și se atașează în altă parte, „punând” particulele în flocuri mai mari și mai puternice. Bridging-ul este un motiv cheie pentru care CPAM poate îmbunătăți performanța DAF și așezarea clarificatorului prin creșterea dimensiunii și robusteței flocului.
Măturare și reținere (atunci când sunt utilizate cu coagulanți anorganici)
CPAM este adesea asociat cu alaun, săruri ferice, PAC (clorură de polialuminiu) sau var. Coagulantul anorganic formează precipitații de hidroxid care „mătură” substanțele organice din soluție; Apoi CPAM întărește și mărește acele flocuri. Această combinație produce adesea o reducere mai mare COD/TOC decât CPAM singur atunci când organicele dizolvate sunt semnificative.
Avantaj specific emulsiei: activare și dispersie rapidă
O emulsie CPAM este un produs „emulsie inversă” care trebuie inversat (activat) în apă. Când este inversat corespunzător, se dispersează rapid și oferă lanțuri polimerice cu greutate moleculară mare în mod eficient, ceea ce susține creșterea rapidă a flocului la doze active mici.
Unde CPAM reduce cel mai mult COD/TOC (și unde nu)
CPAM este cel mai eficient atunci când materia organică este legată de particule, emulsii sau coloizi. Este mai puțin eficient pentru substanțele organice cu adevărat dizolvate, cu greutate moleculară mică (de exemplu, zaharuri, alcooli, acizi cu lanț scurt), cu excepția cazului în care un coagulant din amonte sau un alt tratament le transformă într-o fază detașabilă.
- Beneficii ridicate: coloranți/coloizi (humici, coloranți), emulsii uleioase, solide fine în suspensie, îngroșarea și deshidratarea nămolului (eliminarea solidelor bogate în organice).
- Beneficiu moderat: ape uzate industriale mixte în care un coagulant creează precipitate și CPAM formează flocuri puternice pentru decantare/DAF.
- Beneficiu limitat: apa uzată dominată de substanțe organice mici dizolvate fără o etapă de coagulare; poate fi necesară oxidarea biologică, adsorbția (GAC) sau oxidarea avansată.
Obiective practice de dozare și operare
Performanța CPAM depinde de selectarea densității de încărcare și a greutății moleculare corecte, apoi de aplicarea acesteia cu activarea și amestecarea corectă. Ca punct de plecare, multe plante găsesc un tratament eficient la ~1–10 mg/L polimer activ , rafinat prin testarea borcanelor.
Îndrumări de make-down (activare) pentru emulsia CPAM
- Concentrație tipică de make-down: 0,1–0,5% activ (utilizat în mod obișnuit pentru a echilibra pompabilitatea și dispersia rapidă).
- Folosiți apă curată de diluare atunci când este posibil; apa de diluție cu turbiditate ridicată poate consuma prematur polimerul.
- Asigurați inversarea/îmbătrânirea corespunzătoare: activarea insuficientă arată adesea ca „flocul slab”, chiar și la doze mai mari.
Amestecarea țintelor care protejează podul polimeric
CPAM are nevoie de o dispersie inițială rapidă, urmată de amestecare blândă pentru a crește flocul fără a le forfecare. Supraamestecarea poate fragmenta flocurile și poate reduce eliminarea organică prin flotație/decantare.
- Mix rapid: energie mare pentru ~30–60 de secunde pentru a distribui polimerul.
- Floculare: amestecare blândă pt ~5-20 de minute pentru a maximiza puntea și rezistența flocului.
pH-ul și împerecherea coagulanților
Dacă organicele dizolvate sunt proeminente, asocierea CPAM cu alaun/feric/PAC îmbunătățește adesea îndepărtarea. Optimizați mai întâi pH-ul coagulantului anorganic, apoi reduceți doza de CPAM pentru a crește dimensiunea flocului și a îmbunătăți separarea.
| Variabilă | Ceea ce puteți observa | Ajustare operațională |
|---|---|---|
| Subdozare | Flocuri mici, cu sedimentare lentă; turbiditate mare/report COD | Creșteți CPAM în pași mici; confirma activarea si dispersia |
| Supradozarea | Amenzi „restabilizate”; flocuri alunecoase; turbiditate mai mare a efluentului | Reduceți doza; luați în considerare gradul de densitate de încărcare mai scăzut |
| Prea mult forfecare | Se formează apoi flocurile; pătură sau clarificator DAF instabil | Scurtați amestecul de înaltă energie; reduce forfecarea pompei; extinde floculația blândă |
| Substanțele organice dizolvate ridicate | Scădere limitată de COD numai cu CPAM | Adăugați/optimizați alaun, feric sau PAC; apoi utilizați CPAM ca coagulant |
O abordare de testare a borcanelor care se concentrează pe îndepărtarea organică
Un test de borcan ar trebui să măsoare nu numai turbiditatea, ci și un indicator organic relevant pentru sistemul dumneavoastră (COD, TOC, UV254, culoare, ulei și grăsime). Acest lucru menține selecția CPAM aliniată cu „înlăturarea materiei organice”, nu doar cu claritatea.
- Verificați necesitatea unui coagulant anorganic: testați alaun/feric/PAC în mai multe doze pentru a vedea dacă organicele dizolvate (culoare/UV254/COD) răspund.
- Adăugați CPAM ca ajutor floculant: începeți cu 1–3 mg/L activ , apoi ajustați pe o bandă practică (de exemplu, 0,5–10 mg/L activ, în funcție de solide și tipul de apă uzată).
- Observați timpul de formare a flocului, dimensiunea flocului și rezistența la forfecare; apoi măsurați COD/TOC (sau UV254/culoare) supernatant decantat/tratat cu plutire după un timp de separare constant.
- Selectați fereastra de dozare care oferă performanțe stabile, nu doar un singur „cel mai bun” borcan, pentru a reduce sensibilitatea la variațiile zilnice de sarcină.
Moduri de defecțiuni comune și remedieri
- Eliminare bună a turbidității, dar reducere slabă a COD: substanțele organice sunt în principal dizolvate; adăugați/optimizați coagulant anorganic, ajustați pH-ul sau luați în considerare adsorbția/tratamentul biologic.
- Flocurile arată „stringy” și poartă peste: supradozaj sau greutate moleculară prea mare pentru condițiile hidraulice; reduceți doza sau schimbați gradul; reduce forfecarea în aval.
- Performanță inconsecventă de la schimb la schimb: emulsia nu este complet inversată, calitatea apei de diluare variază sau cererea de încărcare a apei uzate variază; standardizați demachiajul, verificați timpul de îmbătrânire și înăspriți controlul alimentării.
- Instabilitate generală DAF: polimer adăugat prea devreme/prea târziu sau forfecare mare la injectare; mutați punctul de injectare, creșteți timpul de floculare ușoară și verificați sincronizarea bulei/chimice.
Concluzie: răspunsul practic într-o singură linie
Emulsia de poliacrilamidă cationică îndepărtează materia organică prin neutralizarea substanțelor organice încărcate negativ și prin unirea particulelor în flocuri mari care pot fi sedimentate, flotate sau filtrate - de obicei la doze active mici atunci când activarea și amestecarea sunt efectuate corect.
