Hoe kationische polyacrylamide-emulsie organische stoffen in afvalwater verwijdert

Wat CPAM-emulsie eigenlijk doet met “organisch materiaal”

“Organisch materiaal” in afvalwater is doorgaans een mengsel van opgeloste organische stoffen (gemeten als CZV/TOC), colloïden die bijdragen aan CZV en kleur, en zwevende vaste stoffen met organische inhoud. CPAM richt zich primair op de fractie die dat wel is colloïdaal of deeltjes-geassocieerd ; Door deze vaste stoffen te verwijderen, worden ook de organische stoffen verwijderd die eraan vastzitten.

In veel industrieel afvalwater (voedsel, drank, pulp en papier, textiel, olieachtig afvalwater) wordt bijvoorbeeld een groot deel van het CZV gedragen door fijn gesuspendeerd/colloïdaal materiaal. Wanneer CPAM de vlokgrootte en de bezinkings-/floatatiesnelheid vergroot, kan CZV merkbaar dalen omdat dat CZV gebonden was aan de verwijderde vaste stoffen.

Mechanismen: hoe kationische polyacrylamide-emulsie organische stoffen verwijdert

Ladingsneutralisatie van negatief geladen organische stoffen

Veel organische stoffen in afvalwater hebben een netto negatieve lading: humusstoffen, ligninefragmenten, kleurstofmoleculen, vetzuren en oppervlakken van fijne deeltjes bedekt met organische stoffen. CPAM bevat positief geladen groepen die de elektrostatische afstoting verminderen en ervoor zorgen dat botsingen blijven ‘plakken’, waardoor microvlokken worden gevormd die verwijderbaar worden.

Polymeerbruggen: microvlokken omzetten in sterke, bezinkbare vlokken

CPAM-moleculen adsorberen tegelijkertijd aan meerdere deeltjes. Segmenten van de polymeerketen hechten zich aan één oppervlak, terwijl andere segmenten zich in het water uitstrekken en zich elders hechten, waardoor deeltjes worden ‘overbrugd’ tot grotere, sterkere vlokken. Overbrugging is een belangrijke reden waarom CPAM de prestaties van DAF en de bezinking van het bezinksel kan verbeteren door de vlokgrootte en robuustheid te vergroten.

Vegen en verstrikken (bij gebruik met anorganische coagulanten)

CPAM wordt vaak gecombineerd met aluin, ijzerzouten, PAC (polyaluminiumchloride) of kalk. Het anorganische stollingsmiddel vormt hydroxideneerslagen die organische stoffen uit de oplossing “vegen”; CPAM versterkt en vergroot vervolgens die vlokken. Deze combinatie levert vaak een grotere CZV/TOC-reductie op dan CPAM alleen als de opgeloste organische stoffen aanzienlijk zijn.

Emulsiespecifiek voordeel: snelle activering en dispersie

Een CPAM-emulsie is een “inverse emulsie”-product dat in water moet worden omgekeerd (geactiveerd). Wanneer het op de juiste manier wordt omgekeerd, verspreidt het zich snel en levert het efficiënt polymeerketens met een hoog molecuulgewicht, wat een snelle vlokgroei bij lage actieve doses ondersteunt.

Waar CPAM de COD/TOC het meest vermindert (en waar dit niet het geval zal zijn)

CPAM is het meest effectief wanneer organisch materiaal gebonden is aan deeltjes, emulsies of colloïden. Het is minder effectief voor werkelijk opgeloste organische stoffen met een laag molecuulgewicht (bijvoorbeeld suikers, alcoholen, zuren met een korte keten), tenzij een stroomopwaarts coagulatiemiddel of een andere behandeling deze omzet in een verwijderbare fase.

• Groot voordeel: kleur/colloïden (humics, kleurstoffen), olieachtige emulsies, fijne zwevende stoffen, slibverdikking en ontwatering (verwijdering van organische stoffen).
• Matig voordeel: gemengd industrieel afvalwater waarbij een coagulatiemiddel neerslag creëert en CPAM sterke vlokken vormt voor bezinking/DAF.
• Beperkt voordeel: afvalwater gedomineerd door kleine opgeloste organische stoffen zonder coagulatiestap; biologische oxidatie, adsorptie (GAC) of geavanceerde oxidatie kunnen nodig zijn.

Praktische doserings- en bedieningsdoelen

De prestaties van CPAM zijn afhankelijk van het selecteren van de juiste ladingsdichtheid en het juiste molecuulgewicht, en het vervolgens toepassen ervan met de juiste activering en menging. Als uitgangspunt vinden veel planten een effectieve behandeling ~1–10 mg/l actief polymeer , verfijnd door pottesten.

Make-down (activatie) richtlijnen voor CPAM-emulsie

• Typische make-downconcentratie: 0,1–0,5% actief (vaak gebruikt om verpompbaarheid en snelle verspreiding in evenwicht te brengen).
• Gebruik indien mogelijk schoon verdunningswater; Verdunningswater met een hoge troebelheid kan het polymeer voortijdig verbruiken.
• Zorg voor een goede inversie/veroudering: onvoldoende activering ziet er vaak uit als “slechte vlokjes”, zelfs bij een hogere dosis.

Mengdoelen die de polymeerbrug beschermen

CPAM heeft een snelle initiële verspreiding nodig, gevolgd door voorzichtig mengen om vlokken te laten groeien zonder ze af te schuiven. Overmatig mengen kan de vlokken fragmenteren en de organische verwijdering door flotatie/bezinking verminderen.

• Snelle mix: hoge energie voor ~30–60 seconden polymeer verdelen.
• Flocculatie: voorzichtig mengen voor ~ 5–20 minuten om de overbruggings- en vloksterkte te maximaliseren.

pH en stollingsmiddelparing

Als opgeloste organische stoffen prominent aanwezig zijn, verbetert de combinatie van CPAM met aluin/ijzer/PAC vaak de verwijdering. Optimaliseer eerst de pH voor het anorganische stollingsmiddel en verlaag vervolgens de CPAM-dosis om de vlokgrootte op te bouwen en de scheiding te verbeteren.

Een jar-testaanpak die zich richt op organische verwijdering

Een pottest moet niet alleen de troebelheid meten, maar ook een organische indicator die relevant is voor uw systeem (CZV, TOC, UV254, kleur, olie en vet). Hierdoor blijft de CPAM-selectie afgestemd op ‘verwijdering van organisch materiaal’, en niet alleen op duidelijkheid.

1. Onderzoek de noodzaak van een anorganisch stollingsmiddel: test aluin/ijzer/PAC in verschillende doses om te zien of opgeloste organische stoffen (kleur/UV254/CZV) reageren.
2. Voeg CPAM toe als vlokhulpmiddel: begin met 1–3 mg/L actief en vervolgens binnen een praktische bandbreedte aanpassen (bijvoorbeeld 0,5–10 mg/l actief, afhankelijk van de vaste stoffen en het type afvalwater).
3. Let op de vlokvormingstijd, vlokgrootte en schuifweerstand; meet vervolgens de bezonken/float-behandelde supernatant COD/TOC (of UV254/kleur) na een consistente scheidingstijd.
4. Selecteer het doseervenster dat stabiele prestaties oplevert, en niet alleen de enkele “beste” pot, om de gevoeligheid voor dagelijkse schommelingen in de belasting te verminderen.

Veelvoorkomende foutmodi en oplossingen

• Goede verwijdering van troebelheid maar zwakke CZV-reductie: organische stoffen worden voornamelijk opgelost; voeg anorganisch stollingsmiddel toe/optimaliseer, pas de pH aan, of overweeg adsorptie/biologische behandeling.
• Vlokjes zien er “vezelig” uit en worden overgedragen: overdosering of een te hoog molecuulgewicht voor de hydraulische omstandigheden; verlaag de dosis of schakel over naar een andere graad; stroomafwaartse schuifkracht verminderen.
• Inconsistente prestaties van shift naar shift: de emulsie is niet volledig geïnverteerd, de kwaliteit van het verdunningswater varieert of de vraag naar afvalwatertarieven fluctueert; standaardiseer de make-down, controleer de verouderingstijd en verscherp de voercontrole.
• DAF algemene instabiliteit: polymeer te vroeg/te laat toegevoegd of hoge afschuiving bij injectie; verplaats het injectiepunt, verhoog de zachte uitvloktijd en controleer de bel-/chemische timing.

Conclusie: het praktische antwoord in één zin

Kationische polyacrylamide-emulsie verwijdert organisch materiaal door negatief geladen organische stoffen te neutraliseren en deeltjes te overbruggen tot grote vlokken die kunnen worden bezonken, laten zweven of worden gefilterd - meestal bij lage actieve doses wanneer activering en menging correct worden uitgevoerd.