Kuinka kationinen polyakryyliamidi-emulsio poistaa orgaaniset aineet jätevedestä
Kationinen polyakryyliamidi (CPAM) -emulsio poistaa orgaanista ainetta jätevedestä muuntamalla liuenneet ja kolloidiset orgaaniset aineet suuremmiksi, erotettaviksi höytälöiksi varauksen neutraloinnin ja polymeerisilloituksen avulla.
Käytännössä CPAM toimii parhaiten flokkulanttina (tai koagulanttiapuaineena): se sitoo negatiivisesti varautuneita orgaanisia hiukkasia, emulgoituja öljyjä ja humus/fulvo-aineita tiiviiksi agglomeraateiksi, jotka voidaan poistaa sedimentoimalla, liuenneen ilman vaahdotuksella (DAF) tai suodattamalla.
Mitä CPAM-emulsio todella tekee "orgaaniselle aineelle"
Jäteveden "orgaaninen aines" on yleensä sekoitus liuenneita orgaanisia aineita (mitattu COD/TOC:na), COD:tä ja väriä edistäviä kolloideja sekä orgaanista pitoisuutta sisältäviä suspendoituneita kiintoaineita. CPAM kohdistuu ensisijaisesti siihen osaan, joka on kolloidinen tai hiukkasiin liittyvä ; näiden kiinteiden aineiden poistaminen poistaa myös niihin kiinnittyneet orgaaniset aineet.
Esimerkiksi monissa teollisuuden jätevesissä (elintarvikkeet, juomat, massa ja paperi, tekstiilit, öljyiset jätevedet) suuri osa COD:stä kulkeutuu hienon suspendoituneen/kolloidisen materiaalin mukana. Kun CPAM lisää flokkikokoa ja laskeutumis-/kellumisnopeutta, COD voi laskea huomattavasti, koska COD oli sitoutunut poistettuihin kiintoaineisiin.
Mekanismit: kuinka kationinen polyakryyliamidiemulsio poistaa orgaaniset aineet
Negatiivisesti varautuneiden orgaanisten aineiden varauksen neutralointi
Monilla jäteveden orgaanisilla aineilla on negatiivinen nettovaraus: humusaineet, ligniinifragmentit, värimolekyylit, rasvahapot ja orgaanisilla aineilla päällystetyt hienojen hiukkasten pinnat. CPAM sisältää positiivisesti varautuneita ryhmiä, jotka vähentävät sähköstaattista hylkimistä ja mahdollistavat törmäysten "tarttumisen" muodostaen mikroflokkeja, joista tulee irrotettavia.
Polymeerisilta: muuttaa mikroflokit vahvoiksi, laskeutuviksi flokeiksi
CPAM-molekyylit adsorboituvat useisiin hiukkasiin kerralla. Polymeeriketjun osat kiinnittyvät yhteen pintaan, kun taas toiset segmentit ulottuvat veteen ja kiinnittyvät muualle "silloittaen" hiukkaset isommiksi, vahvemmiksi flokkeiksi. Siltaus on keskeinen syy, miksi CPAM voi parantaa DAF:n suorituskykyä ja selkeyttimen laskeutumista lisäämällä flokkikokoa ja kestävyyttä.
Pyyhkäisy ja yhdistäminen (käytettäessä epäorgaanisten koagulanttien kanssa)
CPAM yhdistetään usein alunan, rautasuolojen, PAC:n (polyalumiinikloridin) tai kalkin kanssa. Epäorgaaninen koagulantti muodostaa hydroksidisaostumia, jotka "lakaisevat" orgaaniset aineet pois liuoksesta; Sitten CPAM vahvistaa ja suurentaa näitä flokkeja. Tämä yhdistelmä tuottaa usein suuremman COD/TOC-vähenemisen kuin pelkkä CPAM, kun liuenneet orgaaniset aineet ovat merkittäviä.
Emulsiokohtainen etu: nopea aktivaatio ja hajoaminen
CPAM-emulsio on "käänteisemulsio"-tuote, joka on käännettävä (aktivoitava) vedessä. Oikein käännettynä se hajoaa nopeasti ja toimittaa korkeamolekyylipainoisia polymeeriketjuja tehokkaasti, mikä tukee nopeaa flokkikasvua pienillä aktiivisilla annoksilla.
Missä CPAM vähentää COD/TOC:tä eniten (ja missä ei)
CPAM on tehokkain, kun orgaaninen aine on sidottu hiukkasiin, emulsioihin tai kolloideihin. Se on vähemmän tehokas todella liuenneille, pienimolekyylisille orgaanisille aineille (esim. sokereille, alkoholille, lyhytketjuisille hapoille), ellei ylävirran koagulantti tai muu käsittely muuta niitä irrotettavaksi faasiksi.
- Suuri hyöty: värit/kolloidit (humusaineet, väriaineet), öljyiset emulsiot, hienojakoiset suspendoituneet aineet, lietteen sakeutus ja vedenpoisto (orgaanisten kiintoaineiden poisto).
- Kohtuullinen hyöty: sekateollisuusjätevesi, jossa koagulantti muodostaa sakkaa ja CPAM muodostaa vahvoja flokkeja laskeutumista/DAF:a varten.
- Rajoitettu hyöty: jätevesi, jossa hallitsevat pienet liuenneet orgaaniset aineet ilman koagulaatiovaihetta; biologinen hapetus, adsorptio (GAC) tai edistynyt hapetus voi olla tarpeen.
Käytännön annostus- ja käyttötavoitteet
CPAM-suorituskyky riippuu oikean varaustiheyden ja molekyylipainon valinnasta ja sen käyttämisestä oikealla aktivoinnilla ja sekoituksella. Lähtökohtana monet kasvit löytävät tehokkaan hoidon klo ~1-10 mg/l aktiivista polymeeriä , puhdistettu purkitestauksella.
CPAM-emulsion korjaus (aktivointi) -ohjeet
- Tyypillinen make-down keskittyminen: 0,1–0,5 % aktiivinen (käytetään yleisesti pumpattavuuden ja nopean hajoamisen tasapainottamiseen).
- Käytä puhdasta laimennusvettä, jos mahdollista; korkean sameuden laimennusvesi voi kuluttaa polymeeriä ennenaikaisesti.
- Varmista oikea inversio/vanheneminen: riittämätön aktivointi näyttää usein "huonolta höyheneltä" jopa suuremmalla annoksella.
Sekoituskohteet, jotka suojaavat polymeerisiltaa
CPAM tarvitsee nopean alkudispersion, jonka jälkeen sekoitetaan kevyesti flokkien kasvattamiseksi leikkaamatta niitä. Ylisekoittuminen voi pilkkoa hiutaleita ja vähentää orgaanista poistumista vaahdotuksen/laskeutuksen avulla.
- Nopea sekoitus: korkea energiateho ~30-60 sekuntia polymeerin jakamiseen.
- Flokkulaatio: hellävarainen sekoitus ~5-20 minuuttia maksimoimaan siltauksen ja flokkilujuuden.
pH:n ja koagulanttien yhdistäminen
Jos liuenneet orgaaniset aineet ovat näkyvästi esillä, CPAM:n yhdistäminen alunan/raudan/PAC:n kanssa parantaa usein poistamista. Optimoi pH ensin epäorgaaniselle koagulantille ja leikkaa sitten CPAM-annosta flokkikoon kasvattamiseksi ja erottelun parantamiseksi.
| Muuttuva | Mitä voit tarkkailla | Toiminnallinen säätö |
|---|---|---|
| Aliannostus | Pienet, hitaasti laskeutuvat flokit; korkea sameus/COD-siirto | Kasvata CPAM:ää pienin askelin; vahvista aktivointi ja hajoaminen |
| Yliannostus | "Restabiloidut" sakot; liukkaat flokit; suurempi jäteveden sameus | Pienennä annosta; harkitse alhaisempaa lataustiheysluokkaa |
| Liikaa leikkausta | Flokot muodostuvat ja hajoavat; epävakaa DAF-peitto tai kirkastin | Lyhennä korkean energian sekoitus; vähentää pumpun leikkausta; laajentaa lempeää flokkulaatiota |
| Korkeasti liuenneet orgaaniset aineet | Rajoitettu COD-pudotus pelkällä CPAM:lla | Lisää/optimoi aluna, rauta tai PAC; käytä sitten CPAM:ia koagulanttina |
Purkkitestilähestymistapa, joka keskittyy orgaaniseen poistoon
Tölkkitestin tulee mitata sameuden lisäksi myös orgaanista indikaattoria, joka liittyy järjestelmääsi (COD, TOC, UV254, väri, öljy ja rasva). Tämä pitää CPAM-valinnan linjassa "orgaanisen aineen poiston" kanssa, ei vain selkeyden kanssa.
- Selvitä epäorgaanisen koagulantin tarve: testaa aluna/ferri/PAC useilla annoksilla nähdäksesi reagoivatko liuenneet orgaaniset aineet (väri/UV254/COD).
- Lisää CPAM flokkulointiapuaineeksi: aloita 1-3 mg/l aktiivista , säädä sitten käytännöllisen kaistan yli (esimerkiksi 0,5–10 mg/L aktiivista kiintoaineesta ja jätevesityypistä riippuen).
- Huomioi flokin muodostumisaika, flokin koko ja leikkausvastus; mittaa sitten laskeutunut/kelluva supernatantti COD/TOC (tai UV254/väri) tasaisen erotusajan jälkeen.
- Valitse annosikkuna, joka antaa vakaan suorituskyvyn, ei vain yksittäinen "paras" purkki vähentääksesi herkkyyttä päivittäisille kuormituksen vaihteluille.
Yleiset vikatilat ja korjaukset
- Hyvä sameudenpoisto, mutta heikko COD-vähennys: orgaaniset aineet ovat pääasiassa liuenneita; lisää/optimoi epäorgaanista koagulanttia, säädä pH:ta tai harkitse adsorptiota/biologista käsittelyä.
- Flokit näyttävät "naruisilta" ja kantavat: yliannostus tai liian korkea molekyylipaino hydrauliolosuhteisiin nähden; pienennä annosta tai vaihda luokkaa; vähentää myötävirran leikkausvoimaa.
- Epäjohdonmukainen suorituskyky vuorosta toiseen: emulsio ei ole täysin käänteinen, laimennusveden laatu vaihtelee tai jätevesimaksun kysyntä heilahtelee; standardoi jälkikäsittely, tarkista vanhentamisaika ja tiukenna rehun valvontaa.
- DAF-peiton epävakaus: liian aikaisin/liian myöhään lisätty polymeeri tai suuri leikkausvoima injektiossa; siirrä injektiokohtaa, pidennä hellävaraista flokkulaatioaikaa ja tarkista kuplan/kemikaalien ajoitus.
Johtopäätös: käytännön vastaus yhdellä rivillä
Kationinen polyakryyliamidiemulsio poistaa orgaanista ainesta neutraloimalla negatiivisesti varautuneita orgaanisia aineita ja silloittamalla hiukkaset suuriksi hiukkasiksi, jotka voidaan laskea, kellutella tai suodattaa – tyypillisesti pieninä aktiivisina annoksina, kun aktivointi ja sekoitus tehdään oikein.
