Wie kationische Polyacrylamid-Emulsion organische Stoffe im Abwasser entfernt

Was CPAM-Emulsion tatsächlich mit „organischer Materie“ macht

„Organisches Material“ im Abwasser ist normalerweise eine Mischung aus gelösten organischen Stoffen (gemessen als CSB/TOC), Kolloiden, die zum CSB und zur Farbe beitragen, und suspendierten Feststoffen mit organischem Gehalt. CPAM zielt in erster Linie auf den Bruchteil ab, der vorhanden ist kolloidal oder partikelassoziiert ; Durch das Entfernen dieser Feststoffe werden auch die daran haftenden organischen Stoffe entfernt.

Beispielsweise wird in vielen Industrieabwässern (Lebensmittel, Getränke, Zellstoff und Papier, Textilien, ölhaltige Abwässer) ein großer Teil des CSB durch feine suspendierte/kolloidale Stoffe transportiert. Wenn CPAM die Flockengröße und die Absetz-/Schwimmrate erhöht, kann der CSB merklich sinken, da dieser CSB an die entfernten Feststoffe gebunden wurde.

Mechanismen: Wie kationische Polyacrylamidemulsion organische Stoffe entfernt

Ladungsneutralisierung negativ geladener organischer Stoffe

Viele organische Stoffe im Abwasser weisen eine negative Nettoladung auf: Huminstoffe, Ligninfragmente, Farbstoffmoleküle, Fettsäuren und mit organischen Stoffen beschichtete Oberflächen feiner Partikel. CPAM trägt positiv geladene Gruppen, die die elektrostatische Abstoßung reduzieren und dafür sorgen, dass Kollisionen „haften“ und Mikroflocken bilden, die entfernbar werden.

Polymerverbrückung: Umwandlung von Mikroflocken in starke, absetzbare Flocken

CPAM-Moleküle adsorbieren an mehreren Partikeln gleichzeitig. Segmente der Polymerkette heften sich an eine Oberfläche, während andere Segmente ins Wasser hineinragen und sich an anderer Stelle festsetzen, wodurch Partikel zu größeren, stärkeren Flocken „überbrückt“ werden. Die Brückenbildung ist ein wesentlicher Grund dafür, dass CPAM die DAF-Leistung und das Absetzen im Klärbecken verbessern kann, indem es die Flockengröße und Robustheit erhöht.

Sweep und Enmeshment (bei Verwendung mit anorganischen Koagulanzien)

CPAM wird häufig mit Alaun, Eisensalzen, PAC (Polyaluminiumchlorid) oder Kalk kombiniert. Das anorganische Koagulans bildet Hydroxidniederschläge, die organische Stoffe aus der Lösung „fegen“. CPAM stärkt und vergrößert dann diese Flocken. Diese Kombination führt oft zu einer größeren COD/TOC-Reduktion als CPAM allein, wenn gelöste organische Stoffe von Bedeutung sind.

Emulsionsspezifischer Vorteil: schnelle Aktivierung und Dispergierung

Eine CPAM-Emulsion ist ein „inverses Emulsionsprodukt“, das in Wasser invertiert (aktiviert) werden muss. Bei richtiger Invertierung verteilt es sich schnell und liefert hochmolekulare Polymerketten effizient, was ein schnelles Flockenwachstum bei niedrigen aktiven Dosen unterstützt.

Wo CPAM den CSB/TOC am meisten reduziert (und wo nicht)

CPAM ist am effektivsten, wenn organisches Material an Partikel, Emulsionen oder Kolloide gebunden ist. Bei wirklich gelösten organischen Stoffen mit niedrigem Molekulargewicht (z. B. Zucker, Alkohole, kurzkettige Säuren) ist es weniger wirksam, es sei denn, sie werden durch ein vorgeschaltetes Koagulationsmittel oder eine andere Behandlung in eine entfernbare Phase umgewandelt.

• Hoher Nutzen: Farben/Kolloide (Huminstoffe, Farbstoffe), ölige Emulsionen, feine Schwebstoffe, Schlammeindickung und -entwässerung (Entfernung organisch reicher Feststoffe).
• Mäßiger Nutzen: gemischtes Industrieabwasser, bei dem ein Koagulationsmittel Niederschläge erzeugt und CPAM starke Flocken zum Absetzen/DAF bildet.
• Begrenzter Nutzen: Abwasser, das von kleinen gelösten organischen Stoffen dominiert wird, ohne Koagulationsschritt; Möglicherweise sind biologische Oxidation, Adsorption (GAC) oder fortgeschrittene Oxidation erforderlich.

Praktische Dosier- und Betriebsziele

Die CPAM-Leistung hängt von der Auswahl der richtigen Ladungsdichte und des richtigen Molekulargewichts sowie der anschließenden Anwendung mit korrekter Aktivierung und Mischung ab. Als Ausgangspunkt finden viele Pflanzen eine wirksame Behandlung ~1–10 mg/L aktives Polymer , verfeinert durch Glastests.

Make-down-(Aktivierungs-)Anleitung für CPAM-Emulsion

• Typische Make-Down-Konzentration: 0,1–0,5 % aktiv (wird üblicherweise verwendet, um Pumpbarkeit und schnelle Dispersion auszugleichen).
• Verwenden Sie nach Möglichkeit sauberes Verdünnungswasser. Verdünnungswasser mit hoher Trübung kann Polymer vorzeitig verbrauchen.
• Stellen Sie sicher, dass die Inversion/Reifung richtig ist: Eine unzureichende Aktivierung sieht selbst bei höherer Dosierung oft wie „schlechte Flocken“ aus.

Mischtargets, die die Polymerbrückenbildung schützen

CPAM erfordert eine schnelle anfängliche Dispergierung, gefolgt von sanftem Mischen, um Flocken wachsen zu lassen, ohne sie zu scheren. Übermäßiges Mischen kann Flocken fragmentieren und die organische Entfernung durch Flotation/Absetzen verringern.

• Schnellmischung: hohe Energie für ~30–60 Sekunden Polymer zu verteilen.
• Flockung: Schonendes Mischen für ~5–20 Minuten um die Brückenbildung und Flockenfestigkeit zu maximieren.

Paarung von pH-Wert und Gerinnungsmittel

Wenn gelöste organische Stoffe im Vordergrund stehen, verbessert die Kombination von CPAM mit Alaun/Eisen/PAC oft die Entfernung. Optimieren Sie zunächst den pH-Wert für das anorganische Koagulans und reduzieren Sie dann die CPAM-Dosis, um die Flockengröße zu erhöhen und die Trennung zu verbessern.

Ein Glastest-Ansatz, der sich auf die Entfernung organischer Substanzen konzentriert

Ein Glastest sollte nicht nur die Trübung messen, sondern auch einen für Ihr System relevanten organischen Indikator (CSB, TOC, UV254, Farbe, Öl und Fett). Dadurch bleibt die CPAM-Auswahl auf die „Entfernung organischer Stoffe“ und nicht nur auf Klarheit ausgerichtet.

1. Prüfen Sie, ob ein anorganisches Gerinnungsmittel erforderlich ist: Testen Sie Alaun/Eisen/PAC in mehreren Dosen, um zu sehen, ob gelöste organische Stoffe (Farbe/UV254/CSB) reagieren.
2. CPAM als Flockungsmittel hinzufügen: Beginnen Sie mit 1–3 mg/L aktiv , dann über einen praktischen Bereich anpassen (z. B. 0,5–10 mg/L Aktivstoff, abhängig von Feststoffen und Abwassertyp).
3. Beobachten Sie die Flockenbildungszeit, die Flockengröße und den Scherwiderstand. Messen Sie dann nach einer konsistenten Trennzeit den CSB/TOC-Wert (oder UV254/Farbe) des abgesetzten/floatbehandelten Überstands.
4. Wählen Sie das Dosisfenster, das eine stabile Leistung bietet, und nicht nur das einzelne „beste“ Glas, um die Empfindlichkeit gegenüber täglichen Lastschwankungen zu verringern.

Häufige Fehlermodi und Fehlerbehebungen

• Gute Trübungsentfernung, aber schwache CSB-Reduktion: organische Stoffe werden hauptsächlich gelöst; Anorganisches Koagulans hinzufügen/optimieren, pH-Wert anpassen oder Adsorption/biologische Behandlung in Betracht ziehen.
• Flocken sehen „strähnig“ aus und übertragen Folgendes: Überdosierung oder zu hohes Molekulargewicht für die hydraulischen Verhältnisse; Dosis reduzieren oder Grad wechseln; Reduzieren Sie die stromabwärtige Scherung.
• Inkonsistente Leistung von Schicht zu Schicht: die Emulsion ist nicht vollständig invertiert, die Qualität des Verdünnungswassers schwankt oder die Anforderungen an die Abwassermenge schwanken; Standardisieren Sie die Aufbereitung, prüfen Sie die Alterungszeit und verschärfen Sie die Zufuhrkontrolle.
• Instabilität der DAF-Decke: Polymer zu früh/zu spät zugesetzt oder hohe Scherung beim Einspritzen; Verlegen Sie den Einspritzpunkt, erhöhen Sie die Zeit für die schonende Flockung und überprüfen Sie den Zeitpunkt der Blasenbildung/Chemikalie.

Fazit: Die praktische Antwort in einer Zeile

Die kationische Polyacrylamid-Emulsion entfernt organische Stoffe, indem sie negativ geladene organische Stoffe neutralisiert und Partikel zu großen Flocken verbindet, die sich absetzen, flotieren oder filtrieren lassen – normalerweise bei niedrigen Wirkstoffdosen, wenn Aktivierung und Mischen richtig durchgeführt werden.