Cómo la emulsión de poliacrilamida catiónica elimina los compuestos orgánicos de las aguas residuales

Lo que realmente le hace la emulsión CPAM a la “materia orgánica”

La “materia orgánica” en las aguas residuales suele ser una mezcla de compuestos orgánicos disueltos (medidos como DQO/TOC), coloides que contribuyen a la DQO y al color, y sólidos suspendidos con contenido orgánico. CPAM se dirige principalmente a la fracción que está coloidal o asociado a partículas ; La eliminación de esos sólidos también elimina la materia orgánica adherida a ellos.

Por ejemplo, en muchas aguas residuales industriales (alimentos, bebidas, pulpa y papel, textiles, aguas residuales aceitosas), una gran proporción de la DQO es transportada por material fino suspendido/coloidal. Cuando el CPAM aumenta el tamaño del flóculo y la tasa de sedimentación/flotación, la DQO puede disminuir notablemente porque esa DQO estaba unida a los sólidos eliminados.

Mecanismos: cómo la emulsión de poliacrilamida catiónica elimina sustancias orgánicas

Neutralización de carga de compuestos orgánicos cargados negativamente.

Muchas sustancias orgánicas en las aguas residuales presentan una carga neta negativa: sustancias húmicas, fragmentos de lignina, moléculas de colorantes, ácidos grasos y superficies de partículas finas recubiertas de sustancias orgánicas. CPAM transporta grupos cargados positivamente que reducen la repulsión electrostática y permiten que las colisiones se "peguen", formando microflóculos que se vuelven removibles.

Puentes de polímeros: convertir microflóculos en flóculos fuertes y sedimentables

Las moléculas de CPAM se adsorben en múltiples partículas a la vez. Los segmentos de la cadena de polímero se adhieren a una superficie, mientras que otros segmentos se extienden hacia el agua y se adhieren a otros lugares, "uniendo" partículas en flóculos más grandes y más fuertes. La formación de puentes es una razón clave por la que CPAM puede mejorar el rendimiento del DAF y la sedimentación del clarificador al aumentar el tamaño y la robustez de los flóculos.

Barrido y mallado (cuando se usa con coagulantes inorgánicos)

El CPAM se combina frecuentemente con alumbre, sales férricas, PAC (cloruro de polialuminio) o cal. El coagulante inorgánico forma precipitados de hidróxido que “barren” los compuestos orgánicos fuera de la solución; Luego, CPAM fortalece y amplía esos rebaños. Esta combinación a menudo produce una reducción mayor de DQO/TOC que el CPAM solo cuando los compuestos orgánicos disueltos son significativos.

Ventaja específica de la emulsión: rápida activación y dispersión

Una emulsión CPAM es un producto de “emulsión inversa” que debe invertirse (activarse) en agua. Cuando se invierte correctamente, se dispersa rápidamente y proporciona cadenas de polímeros de alto peso molecular de manera eficiente, lo que favorece el rápido crecimiento de flóculos en dosis activas bajas.

Dónde CPAM reduce más la DQO/TOC (y dónde no)

El CPAM es más eficaz cuando la materia orgánica está unida a partículas, emulsiones o coloides. Es menos eficaz para compuestos orgánicos de bajo peso molecular verdaderamente disueltos (por ejemplo, azúcares, alcoholes, ácidos de cadena corta) a menos que un coagulante previo u otro tratamiento los convierta en una fase eliminable.

• Alto beneficio: colorantes/coloides (húmicos, colorantes), emulsiones oleosas, sólidos finos en suspensión, espesamiento y deshidratación de lodos (eliminación de sólidos ricos en orgánicos).
• Beneficio moderado: aguas residuales industriales mixtas donde un coagulante crea precipitados y el CPAM forma flóculos fuertes para la sedimentación/DAF.
• Beneficio limitado: aguas residuales dominadas por pequeños compuestos orgánicos disueltos sin un paso de coagulación; Puede ser necesaria oxidación biológica, adsorción (GAC) u oxidación avanzada.

Objetivos prácticos de dosificación y funcionamiento.

El rendimiento del CPAM depende de seleccionar la densidad de carga y el peso molecular correctos y luego aplicarlos con la activación y mezcla correctas. Como punto de partida, muchas plantas encuentran un tratamiento eficaz en ~1–10 mg/L de polímero activo , refinado mediante pruebas de frascos.

Guía de preparación (activación) para la emulsión CPAM

• Concentración de maquillaje típica: 0,1–0,5% activo (comúnmente utilizado para equilibrar la bombeabilidad y la rápida dispersión).
• Utilice agua de dilución limpia cuando sea posible; El agua de dilución con alta turbidez puede consumir polímero prematuramente.
• Asegúrese de que la inversión/envejecimiento sea adecuada: una activación insuficiente a menudo parece un "flóculo pobre" incluso en dosis más altas.

Objetivos de mezcla que protegen los puentes de polímeros

CPAM necesita una dispersión inicial rápida, seguida de una mezcla suave para hacer crecer los flóculos sin romperlos. La mezcla excesiva puede fragmentar los flóculos y reducir la eliminación de materia orgánica mediante flotación/sedimentación.

• Mezcla rápida: alta energía para ~30–60 segundos para distribuir polímero.
• Floculación: mezcla suave para ~5–20 minutos para maximizar la formación de puentes y la fuerza del flóculo.

Emparejamiento de pH y coagulante

Si los compuestos orgánicos disueltos son prominentes, combinar CPAM con alumbre/férrico/PAC a menudo mejora la eliminación. Primero optimice el pH del coagulante inorgánico y luego recorte la dosis de CPAM para aumentar el tamaño del flóculo y mejorar la separación.

Un enfoque de prueba de jarras que se centra en la eliminación de materia orgánica

Una prueba de jarra debe medir no solo la turbidez, sino también un indicador orgánico relevante para su sistema (DQO, TOC, UV254, color, aceite y grasa). Esto mantiene la selección de CPAM alineada con la “eliminación de materia orgánica”, no solo con la claridad.

1. Detección de la necesidad de un coagulante inorgánico: pruebe alumbre/férrico/PAC en varias dosis para ver si los compuestos orgánicos disueltos (color/UV254/DQO) responden.
2. Agregue CPAM como ayuda floculante: comience con 1–3 mg/L activo , luego ajuste a través de una banda práctica (por ejemplo, 0,5 a 10 mg/L activo dependiendo de los sólidos y el tipo de agua residual).
3. Observe el tiempo de formación de flóculos, su tamaño y su resistencia al corte; luego mida el sobrenadante COD/TOC (o UV254/color) sobrenadante tratado con flotador después de un tiempo de separación constante.
4. Seleccione la ventana de dosis que proporcione un rendimiento estable, no solo el "mejor" frasco, para reducir la sensibilidad a las oscilaciones diarias de carga.

Modos de falla comunes y soluciones

• Buena eliminación de turbidez pero débil reducción de DQO: los orgánicos están principalmente disueltos; agregar/optimizar coagulante inorgánico, ajustar el pH o considerar un tratamiento biológico/adsorción.
• Los flóculos se ven “fibrosos” y se arrastran: sobredosificación o peso molecular demasiado alto para las condiciones hidráulicas; reducir la dosis o cambiar de grado; reducir el corte aguas abajo.
• Rendimiento inconsistente de un turno a otro: la emulsión no está completamente invertida, la calidad del agua de dilución varía o la demanda de carga de aguas residuales oscila; estandarice la preparación, verifique el tiempo de envejecimiento y ajuste el control de alimentación.
• Inestabilidad de la manta DAF: polímero añadido demasiado pronto/demasiado tarde o con alto cizallamiento en el momento de la inyección; reubique el punto de inyección, aumente el tiempo de floculación suave y verifique el tiempo de burbuja/químico.

Conclusión: la respuesta práctica en una línea

La emulsión de poliacrilamida catiónica elimina la materia orgánica al neutralizar los compuestos orgánicos cargados negativamente y unir las partículas en grandes flóculos que pueden sedimentarse, flotarse o filtrarse, generalmente en dosis activas bajas cuando la activación y la mezcla se realizan correctamente.