V čistírnách odpadních vod je odvodňování kalu kritickým procesem pro snížení objemu kalu, snížení nákladů na dopravu a zlepšení účinnosti likvidace. Mezi všemi faktory ovlivňujícími odvodňovací výkon je výběr správného kationtového polyakrylamidu (CPAM) jedním z nejdůležitějších.

Kationtový polyakrylamid je široce používán jako činidlo pro úpravu kalu před mechanickým odvodňovacím zařízením, jako jsou odstředivky, pásové filtrační lisy a šnekové lisy. Zlepšuje separaci kalu tím, že podporuje tvorbu větších a silnějších vloček, což umožňuje snadnější uvolňování vody.

Ne všechny produkty CPAM však fungují stejně. Jedním z nejdůležitějších parametrů při výběru CPAM jeiontový stupeň.

Iontový stupeň určuje hustotu kladných nábojů distribuovaných podél molekulárního řetězce polymeru. Protože většina částic kalu nese záporné povrchové náboje, kladné náboje v CPAM pomáhají tyto náboje neutralizovat a zlepšují tvorbu vloček.

Výběr nesprávného iontového stupně může mít za následek:

Špatná flokulace kalu

Vysoká vlhkost kalového koláče

Zvýšená spotřeba polymeru

Špatná kvalita filtrátu

Vyšší provozní náklady

Porozumění výběru iontového stupně CPAM je proto zásadní pro účinné odvodnění kalu.

Theiontový stupeň kationtového polyakrylamidu (CPAM)se týká procenta kladně nabitých funkčních skupin obsažených v molekulárním řetězci polymeru.

Jednoduše vysvětleno:

A CPAM s nízkým iontovým stupněmobsahuje méně kladných nábojů a spoléhá se hlavně na přemostění polymerního řetězce.

A CPAM s vysokým iontovým stupněmobsahuje více kladných nábojů a více se spoléhá na neutralizaci náboje.

Interakce mezi CPAM a kalem probíhá hlavně prostřednictvím dvou mechanismů:

1. Neutralizace náboje

Většina kalových částic, zejména biologický kal, má negativně nabitý povrch.

CPAM poskytuje kladné náboje, které neutralizují tyto negativní náboje, čímž snižují odpudivé síly mezi částicemi a umožňují jim, aby se spojily.

2. Polymerové přemostění

Dlouhé molekulární řetězce CPAM se připojují k několika částicím kalu současně a spojují malé částice do větších vloček.

Dobrý proces úpravy kalu vyžaduje rovnováhu mezi:

Neutralizace náboje

Polymerové přemostění

Ideální iontový stupeň závisí na vlastnostech kalu.

1. CPAM s nízkým iontovým stupněm (15 %–25 %)

Charakteristika

Dlouhé molekulární řetězce

Nízká hustota náboje

Silná přemosťovací schopnost

Pracovní princip

CPAM s nízkým iontovým stupněm funguje hlavně prostřednictvím polymerního můstku.

Dlouhé molekulární řetězce spojují částice kalu dohromady a tvoří větší vločky.

Vhodné aplikace

CPAM s nízkým iontovým stupněm je obvykle vhodný pro:

Primární kal

Kal s vysokým obsahem anorganických látek

Průmyslový kal s dobrými sedimentačními vlastnostmi

Tyto typy kalů obvykle obsahují částice, které se mohou snadno agregovat, takže není nutná silná neutralizace náboje.

Výhody

Nižší náklady na chemikálie

Dobrý překlenovací výkon

Vhodné pro kaly s nižším záporným nábojem

Omezení

Při použití pro vysoce organický aktivovaný kal může být kladný náboj nedostatečný, což má za následek:

Malé vločky

Špatné usazení

Vysoce suspendované pevné látky ve filtrátu

2. CPAM se středním iontovým stupněm (30 %–45 %)

Charakteristika

Vyvážená délka molekulárního řetězce

Střední hustota náboje

Pracovní princip

CPAM středního iontového stupně poskytuje obojí:

Neutralizace náboje

Polymerové přemostění

Tato rovnováha z něj dělá jeden z nejpoužívanějších rozsahů CPAM.

Vhodné aplikace

Doporučeno pro:

Směsný primární kal a odpadní aktivovaný kal

Vyhnilý kal

Kal z komunálních odpadních vod

Výhody

Dobrý celkový výkon

Stabilní tvorba vloček

Vhodné pro mnoho aplikací odpadních vod

Pro mnoho komunálních čistíren odpadních vod je střední iontový stupeň CPAM často první volbou pro laboratorní testování.

3. CPAM s vysokým iontovým stupněm (50 %–80 %)

Charakteristika

Vysoká hustota náboje

Silný kladný náboj

Relativně kratší molekulární řetězce

Pracovní princip

CPAM s vysokým iontovým stupněm funguje hlavně prostřednictvím silné neutralizace náboje.

Odpadní aktivovaný kal obvykle obsahuje bakteriální buňky a extracelulární polymerní látky (EPS), které vytvářejí silné negativní náboje a zadržují velké množství vody.

Polymer s vysokým iontovým stupněm poskytuje dostatečné kladné náboje pro destabilizaci těchto částic a zlepšení odvodnění.

Vhodné aplikace

CPAM s vysokým iontovým stupněm se běžně používá pro:

Přebytek aktivovaného kalu

Kal z biologického čištění odpadních vod

Kal s vysokým obsahem organických látek

Výhody

Silná neutralizace náboje

Účinné pro obtížně{0}}odvodňovací-kal

Omezení

Nadměrné dávkování může způsobit:

Restabilizace částic

Slabé vločky

Vyšší spotřeba chemikálií

Univerzální produkt CPAM vhodný pro každou čističku odpadních vod neexistuje. Nejlepší výběr závisí na skutečných vlastnostech kalu.

Běžně se používají následující metody.

Metoda 1: Pozorujte velikost a vzhled vloček

Během testu v nádobě nebo testu přípravy polymeru sledujte vločky kalu.

Správný výběr CPAM:

Ideální vločky by měly být:

Velké (velikost-přibližně hroznů)

Kompaktní

Silný

Jasně oddělené od vody

Supernatant by se měl objevit:

Jasný

Průhledný

Nízký obsah nerozpuštěných látek

Nesprávný výběr CPAM:

Pokud je iontový stupeň příliš nízký:

Vločky zůstávají malé

Separace kalu je špatná

Voda obsahuje suspendované pevné látky

Pokud je iontový stupeň příliš vysoký:

Vločky se stávají nestabilními

Velké vločky se snadno rozbijí

Voda se zakalí

Metoda 2: Proveďte test nádoby CPAM

Jednoduchý laboratorní test je jednou z nejspolehlivějších metod.

Postup:

Připravte několik vzorků CPAM s různými iontovými stupni.

Udržujte koncentraci polymeru stejnou.

Přidejte stejnou dávku ke stejným vzorkům kalu.

Míchejte za stejných podmínek.

Porovnat:

Velikost vloček

Průzračnost vody

Rychlost usazování

Volné vypouštění vody

Vzorek CPAM produkující největší a nejsilnější vločky s nejčistší vodou má obvykle nejvhodnější iontový stupeň.

Metoda 3: Sledujte výkon odvodňovacího zařízení

Užitečné informace poskytuje také výkon odvodňovacího stroje.

Odstředivka

Známky nesprávného výběru CPAM:

Střed zataženo

Přebytek nerozpuštěných látek

Špatná rychlost zachycování kalu

Lis na pásový filtr

Mezi příznaky patří:

Špatné uvolňování vody

Únik bahna

Nízká pevnost kalového koláče

Šroubovací lis

Mezi příznaky patří:

Mokrý kalový koláč

Zvýšená spotřeba polymeru

Chyba 1: Výběr nejvyššího iontového stupně vždy poskytuje lepší výsledky

Vyšší iontový stupeň nemusí vždy znamenat lepší výkon.

Pokud je hustota náboje příliš vysoká, mohou se částice kalu nabít kladně a opět ztrácet stabilitu.

Chyba 2: Ignorování charakteristik kalu

Výběr CPAM by měl vzít v úvahu:

koncentrace MLSS

Organický obsah

Stáří kalu

Stav trávení

Typ odvodňovacího zařízení

Chyba 3: Zvýšení dávkování polymeru místo výběru správné CPAM

Když je výkon odvodňování kalu slabý, může pouhé zvýšení dávky zvýšit náklady bez zlepšení výsledků.

Správné řešení je obvykle:

Vyberte správný iontový stupeň

Optimalizujte dávkování

Upravte podmínky míchání

Iontový stupeň kationtového polyakrylamidu je jedním z nejdůležitějších faktorů ovlivňujících výkon odvodnění kalu.

Obecně:

CPAM s nízkým iontovým stupněm (15 %–25 %)→ Vhodné pro primární kaly a anorganické kaly

CPAM středního iontového stupně (30 %–45 %)→ Vhodné pro směsný kal a vyhnilý kal

CPAM s vysokým iontovým stupněm (50 %–80 %)→ Vhodné pro přebytečný aktivovaný kal

Optimální CPAM však závisí na skutečných vlastnostech kalu a provozních podmínkách.

Správný proces výběru polymeru v kombinaci s laboratorním testováním nádob a hodnocením výkonu zařízení může výrazně snížit spotřebu chemikálií, zlepšit suchost kalového koláče a zvýšit účinnost čistírny odpadních vod.

1. Co znamená iontový stupeň CPAM?

Iontový stupeň CPAM se týká hustoty kladných nábojů podél kationtového polyakrylamidového molekulárního řetězce. Určuje, jak silně polymer interaguje se záporně nabitými částicemi kalu.

2. Je CPAM s vysokým iontovým stupněm vždy lepší?

Ne. CPAM s vysokým iontovým stupněm je vhodný pouze pro kaly se silnými zápornými náboji. Nadměrný náboj může způsobit restabilizaci a snížit pevnost vloček.

3. Jaký iontový stupeň CPAM je vhodný pro aktivovaný kal?

Odpadní aktivovaný kal obvykle vyžaduje střední až vysoký iontový stupeň CPAM, běžně mezi 40 % a 80 %, v závislosti na vlastnostech kalu.

4. Jak mohu otestovat nejlepší CPAM?

Laboratorní test v nádobě porovnávající různé iontové stupně je nejspolehlivější metodou před-použitím v plném rozsahu.

5. Snižuje CPAM vlhkost kalového koláče?

Ano. Správný výběr CPAM zlepšuje tvorbu vloček a uvolňování vody, což pomáhá mechanickému odvodňovacímu zařízení produkovat sušší kalové koláče.