Hvordan kationisk polyacrylamidemulsion fjerner organiske stoffer i spildevand
Kationisk polyacrylamid (CPAM) emulsion fjerner organisk materiale fra spildevand ved at omdanne opløste og kolloide organiske stoffer til større, adskillelige flokke gennem ladningsneutralisering og polymerbrodannelse.
I praksis fungerer CPAM bedst som et flokkuleringsmiddel (eller koaguleringsmiddel): det binder negativt ladede organiske partikler, emulgerede olier og humus/fulvic stoffer til tætte agglomerater, der kan fjernes ved sedimentering, opløst luftflotation (DAF) eller filtrering.
Hvad CPAM-emulsion rent faktisk gør ved "organisk stof"
"Organisk stof" i spildevand er normalt en blanding af opløste organiske stoffer (målt som COD/TOC), kolloider, der bidrager til COD og farve, og suspenderede faste stoffer med organisk indhold. CPAM retter sig primært mod den fraktion, dvs kolloid eller partikel-associeret ; fjernelse af disse faste stoffer fjerner også de organiske stoffer, der er knyttet til dem.
I mange industrispildevande (fødevarer, drikkevarer, papirmasse og papir, tekstiler, olieholdigt spildevand) er en stor del af COD f.eks. båret af fint suspenderet/kolloidt materiale. Når CPAM øger flokstørrelsen og bundfældnings-/floatationshastigheden, kan COD falde mærkbart, fordi COD var bundet til de fjernede faste stoffer.
Mekanismer: hvordan kationisk polyacrylamidemulsion fjerner organiske stoffer
Ladningsneutralisering af negativt ladede organiske stoffer
Mange organiske stoffer i spildevand har en netto negativ ladning: humusstoffer, ligninfragmenter, farvestofmolekyler, fedtsyrer og overflader af fine partikler belagt med organiske stoffer. CPAM bærer positivt ladede grupper, der reducerer elektrostatisk frastødning og gør det muligt for kollisioner at "klæbe", og danner mikroflokke, der bliver aftagelige.
Polymer brodannelse: forvandling af mikroflokke til stærke, bundfældelige flokke
CPAM-molekyler adsorberer på flere partikler på én gang. Segmenter af polymerkæden hæfter sig til den ene overflade, mens andre segmenter strækker sig ud i vandet og hæfter andre steder, hvorved partiklerne "broer" til større, stærkere flokke. Bridging er en nøgleårsag til, at CPAM kan forbedre DAF-ydeevnen og klaringsbindingen ved at øge flokstørrelsen og robustheden.
Fejning og indfangning (når det bruges sammen med uorganiske koaguleringsmidler)
CPAM er ofte parret med alun, jernsalte, PAC (polyaluminiumchlorid) eller kalk. Det uorganiske koaguleringsmiddel danner hydroxidudfældninger, der "fejer" organiske stoffer ud af opløsningen; CPAM styrker og forstørrer derefter disse flokke. Denne kombination giver ofte en større COD/TOC-reduktion end CPAM alene, når opløste organiske stoffer er betydelige.
Emulsionsspecifik fordel: hurtig aktivering og dispergering
En CPAM-emulsion er et "invers emulsion"-produkt, der skal vendes (aktiveres) i vand. Når den vendes korrekt, spredes den hurtigt og leverer højmolekylære polymerkæder effektivt, hvilket understøtter hurtig flokkevækst ved lave aktive doser.
Hvor CPAM reducerer COD/TOC mest (og hvor det ikke vil)
CPAM er mest effektivt, når organisk materiale er bundet til partikler, emulsioner eller kolloider. Det er mindre effektivt til virkelig opløste, lavmolekylære organiske stoffer (for eksempel sukkerarter, alkoholer, kortkædede syrer), medmindre et opstrøms koaguleringsmiddel eller anden behandling omdanner dem til en aftagelig fase.
- Høj fordel: farve/kolloider (humik, farvestoffer), olieholdige emulsioner, fine suspenderede stoffer, slamfortykkelse og afvanding (fjernelse af organisk-rige faste stoffer).
- Moderat fordel: blandet industrispildevand, hvor et koaguleringsmiddel danner bundfald og CPAM bygger stærke flokke til bundfældning/DAF.
- Begrænset fordel: spildevand domineret af små opløste organiske stoffer uden et koagulationstrin; biologisk oxidation, adsorption (GAC) eller avanceret oxidation kan være påkrævet.
Praktiske doserings- og driftsmål
CPAM-ydelse afhænger af at vælge den rigtige ladningstæthed og molekylvægt og derefter anvende den med korrekt aktivering og blanding. Som udgangspunkt finder mange planter effektiv behandling kl ~1-10 mg/L aktiv polymer , forfinet ved krukketestning.
Make-down (aktivering) vejledning for CPAM emulsion
- Typisk make-down koncentration: 0,1-0,5 % aktiv (almindeligvis brugt til at balancere pumpbarhed og hurtig spredning).
- Brug rent fortyndingsvand, når det er muligt; høj turbiditet fortyndingsvand kan for tidligt forbruge polymer.
- Sørg for korrekt inversion/ældning: utilstrækkelig aktivering ser ofte ud som "dårlig flok" selv ved højere dosis.
Blandingsmål, der beskytter polymerbrodannelse
CPAM har brug for hurtig indledende dispergering efterfulgt af forsigtig blanding for at dyrke flokke uden at klippe dem. Overblanding kan fragmentere flokke og reducere organisk fjernelse ved flotation/sætning.
- Hurtig blanding: høj energi til ~30-60 sekunder at fordele polymer.
- Flokkulering: skånsom blanding til ~5-20 minutter for at maksimere brodannelse og flokstyrke.
pH og koagulant parring
Hvis opløste organiske stoffer er fremtrædende, forbedrer parring af CPAM med alun/jern/PAC ofte fjernelsen. Optimer først pH for det uorganiske koaguleringsmiddel, og trim derefter CPAM-dosis for at opbygge flokkstørrelse og forbedre adskillelse.
| Variabel | Hvad du kan observere | Driftstilpasning |
|---|---|---|
| Underdosering | Små, langsomt bundfældende flokke; høj turbiditet/COD-overførsel | Øg CPAM i små trin; bekræfte aktivering og spredning |
| Overdosering | "Restabiliserede" bøder; glatte flokke; højere turbiditet i spildevandet | Reducer dosis; overveje lavere ladningstæthedsgrad |
| For meget forskydning | Flokker dannes og brækkes derefter; ustabilt DAF-tæppe eller clarifier | Forkort højenergiblanding; reducere pumpens forskydning; forlænge blid flokkulering |
| Højt opløste organiske stoffer | Begrænset COD-drop med CPAM alene | Tilføj/optimer alun, ferri eller PAC; brug derefter CPAM som koaguleringsmiddel |
En krukke-test tilgang, der fokuserer på organisk fjernelse
En krukketest skal måle ikke kun turbiditet, men også en organisk indikator, der er relevant for dit system (COD, TOC, UV254, farve, olie og fedt). Dette holder CPAM-udvælgelsen på linje med "fjernelse af organisk materiale", ikke kun klarhed.
- Undersøg behovet for et uorganisk koaguleringsmiddel: test alun/jern/PAC i flere doser for at se, om opløste organiske stoffer (farve/UV254/COD) reagerer.
- Tilføj CPAM som et flokkuleringsmiddel: start med 1-3 mg/L aktiv , og juster derefter over et praktisk bånd (f.eks. 0,5-10 mg/L aktiv afhængigt af faste stoffer og spildevandstype).
- Observer flokdannelsestid, flokstørrelse og forskydningsmodstand; mål derefter bundfældet/float-behandlet supernatant COD/TOC (eller UV254/farve) efter en ensartet separationstid.
- Vælg det dosisvindue, der giver stabil ydeevne, ikke kun den enkelte "bedste" krukke, for at reducere følsomheden over for daglige belastningsudsving.
Almindelige fejltilstande og rettelser
- God fjernelse af uklarhed, men svag COD-reduktion: organiske stoffer er hovedsageligt opløst; tilføje/optimere uorganisk koagulant, justere pH eller overveje adsorption/biologisk behandling.
- Flokker ser "strengede" ud og bærer over: overdosering eller for høj molekylvægt til de hydrauliske forhold; reducere dosis eller skifte kvalitet; reducere nedstrøms forskydning.
- Inkonsekvent ydeevne skift-til-skift: emulsion ikke helt omvendt, fortyndingsvandskvaliteten varierer, eller efterspørgslen på spildevandsafgiften svinger; standardiser make-down, kontroller ældningstiden og stram foderkontrollen.
- DAF tæppe ustabilitet: polymer tilsat for tidligt/for sent eller høj forskydning ved injektion; flyt injektionspunktet, øg blid flokkuleringstid og verificer boble-/kemisk timing.
Konklusion: det praktiske svar på én linje
Kationisk polyakrylamidemulsion fjerner organisk materiale ved at neutralisere negativt ladede organiske stoffer og bygge bro over partikler til store flokke, der kan bundfældes, flyde eller filtreres - typisk ved lave aktive doser, når aktivering og blanding udføres korrekt.
