양이온성 폴리아크릴아미드 에멀젼이 폐수에서 유기물을 제거하는 방법

ON 21 . Feb . 2024

양이온성 폴리아크릴아미드(CPAM) 에멀젼은 전하 중화 및 폴리머 브리징을 통해 용해된 유기물과 콜로이드성 유기물을 더 크고 분리 가능한 플록으로 변환하여 폐수에서 유기물을 제거합니다.

실제로 CPAM은 응집제(또는 응고 보조제)로 가장 잘 작동합니다. 이는 음전하를 띤 유기 입자, 유화 오일 및 휴믹/풀빅 물질을 조밀한 덩어리로 결합시켜 침전, 용존 공기 부유선광(DAF) 또는 여과를 통해 제거할 수 있습니다.

CPAM 에멀젼이 실제로 "유기물"에 미치는 영향

폐수의 "유기물"은 일반적으로 용해된 유기물(COD/TOC로 측정), COD 및 색상에 기여하는 콜로이드, 유기물 함량이 있는 부유 고형물이 혼합된 것입니다. CPAM은 주로 다음과 같은 부분을 목표로 합니다. 콜로이드 또는 입자 관련 ; 이러한 고형물을 제거하면 그에 부착된 유기물도 제거됩니다.

예를 들어, 많은 산업 폐수(식품, 음료, 펄프 및 종이, 직물, 유성 폐수)에서 COD의 상당 부분은 미세 부유/콜로이드 물질에 의해 운반됩니다. CPAM이 플록 크기와 침전/부양 속도를 증가시키면 해당 COD가 제거된 고형물에 결합되어 있기 때문에 COD가 눈에 띄게 떨어질 수 있습니다.

메커니즘: 양이온성 폴리아크릴아미드 에멀젼이 유기물을 제거하는 방법

음전하를 띤 유기물의 전하 중화

폐수에 있는 많은 유기물은 휴믹 물질, 리그닌 조각, 염료 분자, 지방산, 유기물로 코팅된 미세 입자 표면 등 순 음전하를 나타냅니다. CPAM은 정전기적 반발력을 감소시키고 충돌이 "고착"되도록 하여 제거 가능한 마이크로플록을 형성하는 양전하 그룹을 운반합니다.

폴리머 브리징: 마이크로플록을 강력하고 침전 가능한 플록으로 전환

CPAM 분자는 한 번에 여러 입자에 흡착됩니다. 폴리머 사슬의 부분은 한쪽 표면에 부착되고 다른 부분은 물 속으로 확장되어 다른 부분에 부착되어 입자를 더 크고 강한 플록으로 "연결"합니다. 브리징은 CPAM이 플록 크기와 견고성을 증가시켜 DAF 성능과 정화기 침전을 향상시킬 수 있는 주요 이유입니다.

스윕 및 속박(무기 응집제와 함께 사용하는 경우)

CPAM은 명반, 철염, PAC(폴리염화알루미늄) 또는 석회와 결합되는 경우가 많습니다. 무기 응고제는 용액에서 유기물을 "휩쓸어 내는" 수산화물 침전물을 형성합니다. 그런 다음 CPAM은 해당 플록을 강화하고 확대합니다. 이 조합은 용해된 유기물이 상당할 때 CPAM 단독보다 더 큰 COD/TOC 감소를 가져오는 경우가 많습니다.

에멀젼별 장점: 신속한 활성화 및 분산

CPAM 에멀젼은 물에서 반전(활성화)되어야 하는 "역 에멀젼" 제품입니다. 적절하게 반전되면 빠르게 분산되고 고분자량 폴리머 사슬을 효율적으로 전달하여 낮은 활성 투여량에서도 빠른 플록 성장을 지원합니다.

CPAM이 COD/TOC를 가장 많이 줄이는 곳(그리고 그렇지 않은 곳)

CPAM은 유기물이 입자, 유제 또는 콜로이드에 묶여 있을 때 가장 효과적입니다. 실제 용해된 저분자량 유기물(예: 설탕, 알코올, 단쇄 산)의 경우 업스트림 응고제나 기타 처리를 통해 제거 가능한 상으로 변환되지 않는 한 덜 효과적입니다.

높은 이점: 색상/콜로이드(휴믹, 염료), 유성 유제, 미세한 부유 고형물, 슬러지 농축 및 탈수(유기물이 풍부한 고형물 제거).
중간 정도의 이점: 응집제가 침전물을 생성하고 CPAM이 침전/DAF를 위한 강력한 플록을 생성하는 혼합 산업 폐수입니다.
제한된 이점: 응고 단계 없이 작은 용해 유기물이 대부분인 폐수; 생물학적 산화, 흡착(GAC) 또는 고급 산화가 필요할 수 있습니다.

실제 투여량 및 작동 목표

CPAM 성능은 올바른 전하 밀도와 분자량을 선택한 다음 이를 올바른 활성화 및 혼합에 적용하는 것에 따라 달라집니다. 출발점으로 많은 식물이 효과적인 치료법을 찾습니다. ~1~10 mg/L 활성 폴리머 , jar 테스트를 통해 개선되었습니다.

CPAM 에멀젼의 메이크다운(활성화) 지침

일반적인 메이크다운 농도: 0.1~0.5% 활성(일반적으로 펌핑 가능성과 빠른 분산의 균형을 맞추기 위해 사용됨)
가능하면 깨끗한 희석수를 사용하십시오. 탁도가 높은 희석수는 폴리머를 조기에 소모할 수 있습니다.
적절한 반전/노화 보장: 불충분한 활성화는 종종 고용량에서도 "불량한 플록"처럼 보입니다.

폴리머 브리징을 보호하는 혼합 타겟

CPAM은 플록을 자르지 않고 성장시키기 위해 빠른 초기 분산과 부드러운 혼합이 필요합니다. 과도하게 혼합하면 플록이 조각나고 부유/침전으로 인한 유기물 제거가 줄어들 수 있습니다.

신속한 혼합: 높은 에너지 ~30~60초 폴리머를 배포합니다.
응집: 부드러운 혼합 ~5~20분 브리징 및 플록 강도를 최대화합니다.

pH와 응고제 페어링

용해된 유기물이 눈에 띄는 경우 CPAM과 명반/철/PAC를 함께 사용하면 제거 성능이 향상되는 경우가 많습니다. 먼저 무기 응집제의 pH를 최적화한 다음 CPAM 용량을 줄여 플록 크기를 구축하고 분리를 개선합니다.

CPAM 에멀젼이 유기물을 제거 가능한 플록으로 변환하는 방법을 제어하는 주요 작동 변수입니다.
변수	당신이 관찰할 수 있는 것	운영 조정
과소 투여	작고 느리게 침전되는 플록; 높은 탁도/COD 캐리오버	CPAM을 작은 단계로 늘리세요. 활성화 및 분산 확인
과다 복용	“재안정화된” 벌금; 미끄러운 플록; 더 높은 유출 탁도	복용량을 줄이세요. 더 낮은 전하 밀도 등급을 고려하십시오.
전단력이 너무 높음	플록이 형성되고 부서집니다. 불안정한 DAF 담요 또는 청징제	고에너지 혼합을 단축하십시오. 펌프 전단력을 줄입니다. 부드러운 응집을 확장
높은 용해 유기물	CPAM만으로 COD 감소가 제한됨	명반, 철 또는 PAC를 추가/최적화합니다. 그런 다음 CPAM을 응고제로 사용하십시오.

유기물 제거에 초점을 맞춘 jar-test 접근 방식

병 테스트는 탁도뿐만 아니라 시스템과 관련된 유기 지표(COD, TOC, UV254, 색상, 오일 및 그리스)도 측정해야 합니다. 이는 CPAM 선택을 명확성뿐만 아니라 "유기물 제거"에 맞춰 유지합니다.

무기 응고제의 필요성을 선별하십시오. 명반/철/PAC를 여러 용량으로 테스트하여 용해된 유기물(색상/UV254/COD)이 반응하는지 확인하십시오.
응집제 보조제로 CPAM 추가: 다음으로 시작하세요. 활성 1~3mg/L 그런 다음 실제 범위에 걸쳐 조정합니다(예: 고형물 및 폐수 유형에 따라 활성 0.5~10mg/L).
플록 형성 시간, 플록 크기 및 전단 저항을 관찰하십시오. 그런 다음 일관된 분리 시간 후에 침전된/부동 처리된 상청액 COD/TOC(또는 UV254/색상)를 측정합니다.
단일 "최고" 병뿐만 아니라 안정적인 성능을 제공하는 용량 창을 선택하여 일일 부하 변동에 대한 민감도를 줄입니다.

일반적인 오류 모드 및 수정 사항

탁도 제거는 우수하지만 COD 감소는 약함: 유기물은 주로 용해됩니다. 무기응집제 첨가/최적화, pH 조정, 흡착/생물학적 처리 등을 고려합니다.
플록은 "끈적"해 보이고 그대로 유지됩니다. 유압 조건에 비해 과다 투여 또는 너무 높은 분자량; 복용량을 줄이거나 등급을 바꾸십시오. 하류 전단을 줄입니다.
일관성 없는 성능 전환: 에멀젼이 완전히 반전되지 않았거나, 희석 수질이 다양하거나, 폐수 처리 비용이 변동되었습니다. Make-down을 표준화하고 숙성 시간을 확인하며 사료 관리를 강화합니다.
DAF 블랭킷 불안정성: 폴리머가 너무 일찍/너무 늦게 첨가되었거나 주입 시 전단력이 높음; 주입 지점을 재배치하고, 응집 시간을 부드럽게 늘리고, 기포/화학물질 타이밍을 확인합니다.