Nhũ tương Cationic Polyacrylamide để xử lý nước thải đô thị

Nơi nhũ tương CPAM tạo ra giá trị trong nhà máy xử lý nước thải đô thị

Nước thải đô thị thường chứa chất keo mịn, các mảnh bông sinh học, dầu mỡ/FOG, sạn và phù sa do bão gây ra. Nhũ tương CPAM có giá trị nhất khi các hạt đó quá nhỏ hoặc quá tích điện âm để có thể tự tổng hợp một cách hiệu quả.

• Hỗ trợ làm sạch sơ cấp/thứ cấp: lắng nhanh hơn và độ đục của nước thải thấp hơn khi bể lắng bị quá tải về mặt thủy lực.
• Đánh bóng chất rắn bậc ba: cải thiện hiệu suất lọc bằng cách giảm độ mịn và tắc nghẽn bộ lọc.
• Làm đặc bùn: thu giữ chất rắn cao hơn, độ ổn định của chất làm đặc tốt hơn và giảm sự “đuổi theo” polyme.
• Khử nước bùn (máy ly tâm/máy ép đai/máy ép trục vít): khối lớn hơn và khả năng giữ nước thấp hơn, cải thiện chất rắn dạng bánh và giảm TSS ly tâm/lọc.

Hầu hết các nhà máy đô thị đều nhận thấy tác động vận hành nhanh nhất trong việc khử nước và ổn định quá trình làm rõ vì cả hai đều rất nhạy cảm với các hạt mịn và mất cân bằng điện tích.

Nhũ tương CPAM hoạt động như thế nào trong nước thải đô thị

Trung hòa điện tích và thu hút bản vá

Hầu hết các hạt trong nước thải (đất sét, chất hữu cơ, mảnh sinh khối) đều tích điện âm. CPAM mang điện tích dương làm giảm lực đẩy và thúc đẩy sự tiếp xúc giữa các hạt. Khi liều lượng gần đạt mức tối ưu, các vi hạt hình thành nhanh chóng và kết tụ lại thành các hạt keo có thể lắng được.

Cầu nối polymer để xây dựng các khối mạnh hơn

Các phân tử CPAM có trọng lượng phân tử cao có thể hấp phụ lên nhiều hạt cùng một lúc, “kết nối” chúng thành các tập hợp lớn hơn một cách hiệu quả. Điều này rất quan trọng trong nước thải từ bể lắng thứ cấp và bùn sinh học, nơi mà các hạt mịn và các mảnh sợi có thể vẫn lơ lửng.

Giải phóng nước và khả năng khử nước tốt hơn

Trong xử lý bùn, CPAM được lựa chọn phù hợp sẽ làm giảm lượng nước bị ràng buộc bằng cách tái cơ cấu khối và cải thiện tính thấm. Điều này thường dẫn đến chất rắn dạng bánh cao hơn, lượng polyme mang theo thấp hơn và dịch cô đặc/lọc rõ ràng hơn.

Tại sao dạng “nhũ” thường được ưa chuộng hơn dạng bột

Nhũ tương CPAM là chất cô đặc dạng lỏng cần đảo ngược (kích hoạt) với nước. So với bột khô, chúng có thể dễ dàng cho ăn một cách nhất quán hơn và có thể giảm bớt các vấn đề hư hỏng thường gặp (vón cục, làm ướt không hoàn toàn hoặc hòa tan chậm).

• Chuẩn bị nhanh hơn: nhũ tương thường đạt được kích hoạt có thể sử dụng nhanh hơn bột, hỗ trợ tối ưu hóa liều lượng thường xuyên.
• Liều lượng ổn định hơn: độ nhớt ổn định và ít “mắt cá” hơn giúp duy trì nồng độ polymer ổn định đến điểm cấp liệu.
• Gánh nặng vận hành thấp hơn: giảm khả năng tiếp xúc với bụi và tốn ít thời gian hơn để khắc phục các sự cố trang điểm.

Điều này không có nghĩa là nhũ tương luôn vượt trội hơn. Sự lựa chọn tốt nhất phụ thuộc vào những hạn chế của địa điểm (nhiệt độ bảo quản, chất lượng nước pha loãng sẵn có và phương pháp bảo trì).

Các ứng dụng điển hình và điểm khởi đầu thực tế cho việc định lượng

Việc tối ưu hóa liều lượng phải luôn được xác nhận bằng thử nghiệm trong bình (đối với dòng nước) hoặc thử nghiệm khử nước có kiểm soát (đối với bùn). Phạm vi dưới đây là điểm khởi đầu thực tế được sử dụng để thiết kế thử nghiệm; mức tối ưu thực tế thay đổi tùy theo tải lượng chất rắn, độ pH, nhiệt độ và sự biến đổi ảnh hưởng.

Điểm mấu chốt: dùng quá liều có thể tái ổn định các hạt hoặc tạo ra các khối “gel” trơn, làm giảm độ trong và khử nước. Mức tối ưu thường là một dải hẹp, vì vậy việc thử nghiệm từng bước là điều cần thiết.

Cách chạy thử nghiệm bình thực sự dự đoán hiệu suất của nhà máy

Thử nghiệm bình hữu ích nhất khi chúng mô phỏng năng lượng trộn thực tế, thời gian tiếp xúc và nồng độ chất rắn. Để hỗ trợ quá trình làm trong, hãy tập trung vào tốc độ lắng và độ trong của lớp nổi thay vì chỉ kích thước khối bông.

1. Chuẩn bị dung dịch polyme hoạt hóa ở độ pha loãng phù hợp (thường 0,05–0,2% như một phạm vi hoạt động) và cho phép đủ thời gian kích hoạt theo hướng dẫn của nhà cung cấp.
2. Định lượng nhiều lọ trên một giá đỡ (ví dụ: 0,5, 1, 2, 3, 5 mg/L) và bao gồm bộ kiểm soát không chứa polyme.
3. Tiến hành trộn nhanh trong thời gian ngắn (ví dụ: 15–30 giây) để phân phối polyme, sau đó trộn nhẹ nhàng (ví dụ: 2–5 phút) để tạo thành khối bông mà không làm vỡ nó.
4. Dừng trộn và ghi lại tốc độ lắng (giảm bề mặt) tại các thời điểm cố định (30 giây, 1 phút, 2 phút, 5 phút) và đo độ đục/TSS của phần nổi phía trên.
5. Chọn liều lượng thấp nhất để đạt được độ trong mục tiêu với cấu trúc bông bùn mạnh mẽ, sau đó xác nhận bằng thử nghiệm thực vật ngắn.

Kết quả kiểm tra bình đáng tin cậy là kết quả vẫn có hiệu quả khi năng lượng trộn thay đổi một chút —điều này cho thấy khối bông đủ mạnh cho thủy lực của bể lắng thực sự.

Chọn nhũ tương CPAM phù hợp: cần chỉ định điều gì và tại sao

“Polyacrylamide cation” không phải là một sản phẩm. Hiệu suất phụ thuộc vào mật độ điện tích, trọng lượng phân tử và mức độ hoạt động của polyme cũng như được đưa đến vùng tiếp xúc phù hợp.

Mật độ điện tích (độ cation)

Mật độ điện tích cao hơn giúp cải thiện khả năng trung hòa các hạt bụi tích điện âm và chất rắn sinh học nhưng làm tăng nguy cơ quá liều. Để khử nước bùn, phổ biến là loại cation từ trung bình đến cao; đối với chất trợ lọc và đánh bóng, các loại từ thấp đến trung bình có thể dễ kiểm soát hơn.

Trọng lượng phân tử

Trọng lượng phân tử cao hơn thường làm tăng kích thước cầu nối và khối, có thể cải thiện khả năng lắng và khử nước. Tuy nhiên, các sản phẩm có trọng lượng phân tử rất cao có thể nhạy cảm với lực cắt hơn và có thể yêu cầu trộn nhẹ nhàng hơn và lựa chọn điểm tiêm cẩn thận.

Chất lượng nước đảo ngược và pha loãng nhũ tương

Nhũ tương phải được đảo ngược đúng cách để “mở ra” polyme. Sự đảo ngược không nhất quán là nguyên nhân gốc rễ phổ biến dẫn đến kết quả không ổn định. Sử dụng nước pha loãng sạch và duy trì tỷ lệ pha loãng cũng như thời gian lão hóa phù hợp để ngăn chặn sự thay đổi hiệu suất.

Danh sách kiểm tra thực hiện để có kết quả ổn định, có thể lặp lại

Hầu hết các lỗi CPAM ở các nhà máy đô thị đều xuất phát từ các chi tiết của hệ thống thức ăn hơn là do hóa học. Danh sách kiểm tra dưới đây tập trung vào các biện pháp kiểm soát ngăn ngừa sự biến đổi hàng ngày.

• Điểm tiêm: liều lượng ở nơi có đủ nhiễu loạn để phân tán polyme, sau đó cung cấp một vùng nhẹ nhàng cho sự phát triển của khối (tránh bơm tốc độ cao sau khi dùng thuốc khi có thể).
• Tính nhất quán của giải pháp làm việc: giữ tỷ lệ pha loãng, thời gian kích hoạt và tốc độ luân chuyển bể ổn định; coi polyme “tươi” và “già” là các sản phẩm khác nhau.
• Chiến lược kiểm soát: buộc thức ăn vào dòng chảy và tải chất rắn nếu có thể (ví dụ: kg polyme trên mỗi tấn khô đối với bùn).
• Điểm quan sát của người vận hành: theo dõi kết cấu khối bông, độ trong của nước cô đặc và độ bóng của polyme; những tín hiệu thị giác này thường phát hiện sự trôi dạt trước khi có kết quả xét nghiệm.
• Hoàn trả theo mùa: những thay đổi về nhiệt độ và dòng chảy có thể làm thay đổi liều lượng tối ưu; lên lịch kiểm tra lại nhanh sau các sự kiện bão lớn hoặc thay đổi quy trình.

Các vấn đề thường gặp và xử lý sự cố thực tế

Các khối nhỏ không lắng xuống (pin floc)

Điều này thường cho thấy liều lượng chưa đủ, độ phân tán không đủ hoặc trọng lượng phân tử quá thấp. Tăng liều từng bước, cải thiện việc trộn tại điểm tiêm hoặc kiểm tra loại có trọng lượng phân tử cao hơn.

Chất keo tụ dạng gel, dạng bánh trơn hoặc dạng polyme bóng ở dạng cô đặc

Đây thường là dấu hiệu của việc sử dụng quá liều hoặc mật độ điện tích quá mức. Giảm liều lượng, kiểm tra sản phẩm có điện tích thấp hơn và xác minh độ pha loãng và kích hoạt thích hợp. Đồng thời kiểm tra xem polyme có bị tiếp xúc với lực cắt cao sau khi định lượng hay không.

Hiệu suất thay đổi hàng ngày với cùng một điểm đặt

Xem lại hệ thống hoàn thiện: nước pha loãng không nhất quán, thời gian lão hóa thay đổi, máy trộn tĩnh bị tắc hoặc máy bơm cấp liệu không ổn định có thể thay đổi “liều hiệu quả” ngay cả khi điểm đặt không thay đổi.

Điểm mấu chốt: khi nhũ tương CPAM là công cụ phù hợp

Sử dụng nhũ tương polyacrylamide cation khi xử lý nước thải đô thị cần tách chất lỏng-rắn nhanh hơn, đáng tin cậy hơn, đặc biệt là trong hỗ trợ làm sạch và làm đặc/khử nước bùn. Con đường chắc chắn nhất dẫn đến kết quả là một kế hoạch thử nghiệm có cấu trúc (khung liều, số liệu thành công rõ ràng và các lần chạy xác nhận ngắn) được hỗ trợ bởi các biện pháp kiểm soát liều lượng và kích hoạt polymer ổn định.

Nếu bạn muốn có một quy tắc quyết định: chọn sản phẩm và liều lượng đạt được độ trong mong muốn hoặc chất rắn dạng bánh ở cài đặt ổn định thấp nhất mà không có độ bóng polyme hoặc hiện tượng vỡ bông dễ bị cắt.