Hur katjonisk polyakrylamidemulsion tar bort organiska ämnen i avloppsvatten
Katjonisk polyakrylamid (CPAM) emulsion tar bort organiskt material från avloppsvatten genom att omvandla lösta och kolloidala organiska ämnen till större, separerbara flockar genom laddningsneutralisering och polymerbryggning.
I praktiken fungerar CPAM bäst som ett flockningsmedel (eller koaguleringshjälpmedel): det binder negativt laddade organiska partiklar, emulgerade oljor och humus/fulvic ämnen till täta agglomerat som kan avlägsnas genom sedimentering, upplöst luftflotation (DAF) eller filtrering.
Vad CPAM-emulsion faktiskt gör med "organiskt material"
"Organiskt material" i avloppsvatten är vanligtvis en blandning av lösta organiska ämnen (mätt som COD/TOC), kolloider som bidrar till COD och färg, och suspenderade fasta ämnen med organiskt innehåll. CPAM riktar sig i första hand till den fraktion som är kolloidal eller partikelassocierad ; ta bort dessa fasta ämnen tar också bort de organiska ämnen som är fästa vid dem.
Till exempel, i många industriella avloppsvatten (mat, dryck, massa och papper, textilier, oljehaltigt avloppsvatten) bärs en stor del av COD av fint suspenderat/kolloidalt material. När CPAM ökar flockstorleken och sedimenteringen/flotationshastigheten kan COD sjunka märkbart eftersom den COD var bunden till de avlägsnade fasta ämnena.
Mekanismer: hur katjonisk polyakrylamidemulsion tar bort organiska ämnen
Laddningsneutralisering av negativt laddade organiska ämnen
Många organiska ämnen i avloppsvattnet har en negativ nettoladdning: humusämnen, ligninfragment, färgämnesmolekyler, fettsyror och ytor av fina partiklar belagda med organiska ämnen. CPAM bär positivt laddade grupper som minskar elektrostatisk repulsion och gör det möjligt för kollisioner att "fastna" och bildar mikroflockar som blir borttagbara.
Polymerbryggning: förvandlar mikroflockar till starka, sedimenterande flockar
CPAM-molekyler adsorberar på flera partiklar samtidigt. Segment av polymerkedjan fäster vid en yta medan andra segment sträcker sig in i vattnet och fäster någon annanstans, och "bryggar" partiklar till större, starkare flockar. Överbryggning är en viktig anledning till att CPAM kan förbättra DAF-prestandan och klarningsavsättningen genom att öka flockstorleken och robustheten.
Svep och ingrepp (när det används med oorganiska koagulanter)
CPAM paras ofta med alun, järnsalter, PAC (polyaluminiumklorid) eller kalk. Det oorganiska koaguleringsmedlet bildar hydroxidfällningar som "sopar" organiska ämnen ur lösningen; CPAM stärker och förstorar sedan dessa flockar. Denna kombination ger ofta en större COD/TOC-reduktion än CPAM enbart när lösta organiska ämnen är betydande.
Emulsionsspecifik fördel: snabb aktivering och dispergering
En CPAM-emulsion är en "invers emulsion"-produkt som måste inverteras (aktiveras) i vatten. När den är korrekt inverterad sprids den snabbt och levererar högmolekylära polymerkedjor effektivt, vilket stöder snabb flocktillväxt vid låga aktiva doser.
Där CPAM minskar COD/TOC mest (och där det inte gör det)
CPAM är mest effektivt när organiskt material är bundet till partiklar, emulsioner eller kolloider. Det är mindre effektivt för verkligt upplösta organiska ämnen med låg molekylvikt (till exempel sockerarter, alkoholer, kortkedjiga syror) om inte ett uppströms koaguleringsmedel eller annan behandling omvandlar dem till en avtagbar fas.
- Hög nytta: färg/kolloider (humik, färgämnen), oljiga emulsioner, fina suspenderade ämnen, slamförtjockning och avvattning (borttagning av organiskt rikt fast material).
- Måttlig nytta: blandat industriavloppsvatten där ett koaguleringsmedel skapar fällningar och CPAM bygger starka flockar för sedimentering/DAF.
- Begränsad nytta: avloppsvatten domineras av små lösta organiska ämnen utan koaguleringssteg; biologisk oxidation, adsorption (GAC) eller avancerad oxidation kan krävas.
Praktiska doserings- och driftmål
CPAM-prestanda beror på att man väljer rätt laddningstäthet och molekylvikt och sedan applicerar den med korrekt aktivering och blandning. Som utgångspunkt finner många växter effektiv behandling vid ~1–10 mg/L aktiv polymer , förfinad genom burktestning.
Make-down (aktivering) vägledning för CPAM emulsion
- Typisk make-down koncentration: 0,1–0,5 % aktiv (används vanligen för att balansera pumpbarhet och snabb spridning).
- Använd rent utspädningsvatten när det är möjligt; utspädningsvatten med hög grumlighet kan förbruka polymer i förtid.
- Säkerställ korrekt inversion/åldrande: otillräcklig aktivering ser ofta ut som "dålig flock" även vid högre dos.
Blandningsmål som skyddar polymerbryggning
CPAM behöver snabb initial dispergering, följt av försiktig blandning för att odla flockar utan att klippa dem. Överblandning kan fragmentera flockar och minska organiskt avlägsnande genom flotation/sedimentering.
- Snabb mix: hög energi för ~30–60 sekunder för att distribuera polymer.
- Flockning: skonsam blandning för ~5–20 minuter för att maximera bryggbildning och flockstyrka.
pH- och koagulantparning
Om lösta organiska ämnen är framträdande, förbättrar parning av CPAM med alun/järn/PAC ofta borttagningen. Optimera pH för det oorganiska koaguleringsmedlet först och trimma sedan CPAM-dosen för att bygga upp flockstorleken och förbättra separationen.
| Variabel | Vad du kan observera | Driftsanpassning |
|---|---|---|
| Underdosering | Små, långsamt sedimenterande flockar; hög turbiditet/COD-överföring | Öka CPAM i små steg; bekräfta aktivering och spridning |
| Överdosering | "Återstabiliserade" böter; hala flockar; högre grumlighet i avloppsvattnet | Minska dosen; överväg lägre laddningstäthetsgrad |
| För mycket klippning | Flockar bildas sedan sönder; instabilt DAF-täcke eller clarifier | Förkorta högenergimix; minska pumpskjuvningen; förläng mild flockning |
| Högt upplösta organiska ämnen | Begränsat COD-fall med enbart CPAM | Lägg till/optimera alun, järn eller PAC; använd sedan CPAM som koaguleringshjälpmedel |
En burktestmetod som fokuserar på organiskt avlägsnande
Ett burktest ska inte bara mäta grumlighet, utan också en organisk indikator som är relevant för ditt system (COD, TOC, UV254, färg, olja och fett). Detta håller CPAM-valet i linje med "borttagning av organiskt material", inte bara klarhet.
- Undersök behovet av ett oorganiskt koaguleringsmedel: testa alun/järn/PAC i flera doser för att se om lösta organiska ämnen (färg/UV254/COD) svarar.
- Lägg till CPAM som ett flockningsmedel: börja med 1–3 mg/L aktiv , justera sedan över ett praktiskt band (till exempel 0,5–10 mg/L aktivt beroende på fasta ämnen och typ av avloppsvatten).
- Observera flockbildningstid, flockstorlek och skjuvhållfasthet; mät sedan sedimenterad/float-behandlad supernatant COD/TOC (eller UV254/färg) efter en konsekvent separationstid.
- Välj det dosfönster som ger stabil prestanda, inte bara den enstaka "bästa" burken, för att minska känsligheten för dagliga belastningssvängningar.
Vanliga fellägen och korrigeringar
- Bra avlägsnande av grumlighet men svag COD-reduktion: organiska ämnen är huvudsakligen lösta; lägga till/optimera oorganiskt koaguleringsmedel, justera pH eller överväga adsorption/biologisk behandling.
- Flockar ser "trådiga" ut och bär över: överdosering eller för hög molekylvikt för de hydrauliska förhållandena; minska dosen eller byta klass; minska nedströms skjuvning.
- Inkonsekvent prestanda skift till skift: emulsionen inte helt inverterad, utspädningsvattnets kvalitet varierar eller avloppsvattenladdningsbehovet svänger; standardisera make-down, kontrollera åldringstiden och dra åt foderkontrollen.
- DAF filt instabilitet: polymer tillsatt för tidigt/för sent eller hög skjuvning vid injektion; flytta injektionspunkten, öka den milda flockningstiden och verifiera tidpunkten för bubblor/kemiska ämnen.
Slutsats: det praktiska svaret på en rad
Katjonisk polyakrylamidemulsion tar bort organiskt material genom att neutralisera negativt laddade organiska ämnen och överbrygga partiklar till stora flockar som kan sedimenteras, flyta eller filtreras – vanligtvis vid låga aktiva doser när aktivering och blandning görs korrekt.
