Ako katiónová polyakrylamidová emulzia odstraňuje organické látky v odpadovej vode
Emulzia katiónového polyakrylamidu (CPAM) odstraňuje organické látky z odpadovej vody premenou rozpustených a koloidných organických látok na väčšie, oddeliteľné vločky prostredníctvom neutralizácie náboja a premostenia polyméru.
V praxi CPAM funguje najlepšie ako flokulant (alebo koagulačný prostriedok): viaže negatívne nabité organické častice, emulgované oleje a humínové/fulvové látky do hustých aglomerátov, ktoré je možné odstrániť sedimentáciou, flotáciou rozpusteným vzduchom (DAF) alebo filtráciou.
Čo emulzia CPAM skutočne robí s „organickou hmotou“
„Organická hmota“ v odpadovej vode je zvyčajne zmes rozpustených organických látok (merané ako CHSK/TOC), koloidov, ktoré prispievajú k CHSK a farbe, a nerozpustených látok s organickým obsahom. CPAM sa primárne zameriava na tú časť, ktorá je koloidné alebo spojené s časticami ; odstránením týchto pevných látok sa odstránia aj organické látky, ktoré sú k nim pripojené.
Napríklad v mnohých priemyselných odpadových vodách (potraviny, nápoje, celulóza a papier, textílie, zaolejované odpadové vody) je veľký podiel CHSK prenášaný jemným suspendovaným/koloidným materiálom. Keď CPAM zvýši veľkosť vločiek a rýchlosť usadzovania/floatácie, CHSK môže výrazne klesnúť, pretože CHSK bola naviazaná na odstránené tuhé látky.
Mechanizmy: ako katiónová polyakrylamidová emulzia odstraňuje organické látky
Neutralizácia náboja negatívne nabitých organických látok
Mnohé organické látky v odpadovej vode predstavujú čistý negatívny náboj: humínové látky, fragmenty lignínu, molekuly farbív, mastné kyseliny a povrchy jemných častíc potiahnutých organickými látkami. CPAM nesie kladne nabité skupiny, ktoré znižujú elektrostatické odpudzovanie a umožňujú „prilepenie“ zrážok za vzniku mikrovločiek, ktoré sa dajú odstrániť.
Polymérne premostenie: premena mikrovločiek na silné usadziteľné vločky
Molekuly CPAM sa adsorbujú na viacero častíc naraz. Segmenty polymérového reťazca sa pripájajú k jednému povrchu, zatiaľ čo ostatné segmenty siahajú do vody a pripájajú sa inde, čím „premosťujú“ častice do väčších, silnejších vločiek. Premostenie je kľúčovým dôvodom, prečo môže CPAM zlepšiť výkon DAF a usadzovanie čističa zvýšením veľkosti a robustnosti vločiek.
Zametanie a sieťovanie (pri použití s anorganickými koagulantmi)
CPAM sa často spája s kamencom, železitými soľami, PAC (polyalumíniumchlorid) alebo vápnom. Anorganický koagulant tvorí hydroxidové zrazeniny, ktoré „vymetajú“ organické látky z roztoku; CPAM potom tieto vločky posilňuje a zväčšuje. Táto kombinácia často spôsobuje väčšie zníženie CHSK/TOC ako samotný CPAM, keď sú rozpustené organické látky významné.
Výhoda špecifická pre emulziu: rýchla aktivácia a disperzia
Emulzia CPAM je produkt „inverznej emulzie“, ktorý sa musí invertovať (aktivovať) vo vode. Keď je správne prevrátený, rýchlo sa disperguje a efektívne dodáva polymérne reťazce s vysokou molekulovou hmotnosťou, čo podporuje rýchly rast vločiek pri nízkych aktívnych dávkach.
Kde CPAM najviac znižuje COD/TOC (a kde nie)
CPAM je najúčinnejší, keď je organická hmota naviazaná na častice, emulzie alebo koloidy. Je menej účinný pre skutočne rozpustené organické látky s nízkou molekulovou hmotnosťou (napríklad cukry, alkoholy, kyseliny s krátkym reťazcom), pokiaľ ich predradený koagulant alebo iná úprava nepremení na odstrániteľnú fázu.
- Vysoký prínos: farbivá/koloidy (huminy, farbivá), olejové emulzie, jemné suspendované pevné látky, zahusťovanie kalu a odvodňovanie (odstraňovanie pevných látok bohatých na organické látky).
- Stredná výhoda: zmiešaná priemyselná odpadová voda, kde koagulant vytvára zrazeniny a CPAM vytvára silné vločky na usadzovanie/DAF.
- Obmedzený prínos: odpadovej vode dominujú malé rozpustené organické látky bez kroku koagulácie; môže byť potrebná biologická oxidácia, adsorpcia (GAC) alebo pokročilá oxidácia.
Praktické dávkovanie a prevádzkové ciele
Výkon CPAM závisí od výberu správnej hustoty náboja a molekulovej hmotnosti, potom ich aplikovania so správnou aktiváciou a zmiešaním. Ako východiskový bod mnohé rastliny nájdu účinnú liečbu na ~1–10 mg/l aktívneho polyméru , vylepšené testovaním banky.
Návod na make-up (aktiváciu) pre emulziu CPAM
- Typická koncentrácia make-upu: 0,1 – 0,5 % aktívny (bežne používaný na vyváženie čerpateľnosti a rýchlej disperzie).
- Ak je to možné, použite čistú riediacu vodu; riediaca voda s vysokým zákalom môže predčasne spotrebovať polymér.
- Zabezpečte správnu inverziu/starnutie: nedostatočná aktivácia často vyzerá ako „slabá vločka“ aj pri vyššej dávke.
Miešacie terče, ktoré chránia polymérne premostenia
CPAM potrebuje rýchlu počiatočnú disperziu, po ktorej nasleduje jemné miešanie na rast vločiek bez ich strihania. Premiešanie môže roztrieštiť vločky a znížiť odstraňovanie organických látok flotáciou/usadzovaním.
- Rýchle mixovanie: vysoká energia pre ~ 30 – 60 sekúnd na distribúciu polyméru.
- Flokulácia: jemné miešanie pre ~5-20 minút aby sa maximalizovalo premostenie a pevnosť vločiek.
pH a párovanie koagulantov
Ak sú rozpustené organické látky výrazné, spárovanie CPAM s kamencom/železitým/PAC často zlepšuje odstránenie. Najprv optimalizujte pH pre anorganický koagulant, potom upravte dávku CPAM, aby ste vytvorili veľkosť vločiek a zlepšili separáciu.
| Variabilné | Čo môžete pozorovať | Prevádzková úprava |
|---|---|---|
| Nedostatočné dávkovanie | Malé, pomaly sa usadzujúce vločky; vysoký zákal/prenos CHSK | Zvýšte CPAM po malých krokoch; potvrďte aktiváciu a disperziu |
| Predávkovanie | „Restabilizované“ pokuty; klzké vločky; vyšší zákal výtoku | Znížte dávku; zvážte nižší stupeň hustoty náboja |
| Príliš veľa strihu | Vytvoria sa vločky a potom sa zlomia; nestabilná prikrývka alebo čistička DAF | Skrátiť vysokoenergetickú zmes; znížiť strih čerpadla; predĺžiť jemné vločkovanie |
| Vysoko rozpustené organické látky | Obmedzený pokles COD iba s CPAM | Pridať/optimalizovať kamenec, železitý alebo PAC; potom použite CPAM ako pomôcku na zrážanie krvi |
Prístup na testovanie v pohári, ktorý sa zameriava na organické odstraňovanie
Test v nádobe by mal merať nielen zákal, ale aj organický indikátor relevantný pre váš systém (CHSK, TOC, UV254, farba, olej a mastnota). To udržuje výber CPAM v súlade s „odstránením organickej hmoty“, nielen s prehľadnosťou.
- Overte si potrebu anorganického koagulantu: otestujte kamenec/železitý/PAC v niekoľkých dávkach, aby ste zistili, či rozpustené organické látky (farba/UV254/CHSK) reagujú.
- Pridajte CPAM ako pomocný flokulant: začnite s 1-3 mg/l aktívnej látky , potom upravte v praktickom pásme (napríklad 0,5–10 mg/l aktívnej látky v závislosti od pevných látok a typu odpadovej vody).
- Sledujte čas tvorby vločiek, veľkosť vločiek a odolnosť proti strihu; potom zmerajte sedimentovaný/plavený supernatant COD/TOC (alebo UV254/farba) po konzistentnom separačnom čase.
- Zvoľte dávkovacie okienko, ktoré poskytuje stabilný výkon, nielen jedinú „najlepšiu“ nádobu, aby ste znížili citlivosť na denné výkyvy zaťaženia.
Bežné režimy porúch a opravy
- Dobré odstránenie zákalu, ale slabé zníženie CHSK: organické látky sú hlavne rozpustené; pridať/optimalizovať anorganický koagulant, upraviť pH alebo zvážiť adsorpciu/biologickú úpravu.
- Vločky vyzerajú „vláknité“ a prenášajú sa: predávkovanie alebo príliš vysoká molekulová hmotnosť pre hydraulické podmienky; znížiť dávku alebo zmeniť stupeň; znížiť šmyk po prúde.
- Nekonzistentný výkon pri prechode na zmenu: emulzia nie je úplne prevrátená, kvalita riediacej vody sa mení alebo dopyt po poplatku za odpadovú vodu kolíše; štandardizujte úpravu, skontrolujte čas starnutia a sprísnite kontrolu podávania.
- Nestabilita prikrývky DAF: polymér pridaný príliš skoro/príliš neskoro alebo vysoký strih pri vstrekovaní; premiestnite bod vstrekovania, zvýšte čas jemného flokulácie a overte načasovanie bubliny/chemikálie.
Záver: praktická odpoveď v jednom riadku
Katiónová polyakrylamidová emulzia odstraňuje organickú hmotu neutralizáciou negatívne nabitých organických látok a premosťovaním častíc do veľkých vločiek, ktoré sa môžu usadzovať, plávať alebo filtrovať – zvyčajne pri nízkych aktívnych dávkach, keď sa aktivácia a miešanie vykoná správne.
