Polyacrylamid (PAM) ist ein kritisches chemisches Mittel bei der Behandlung von Papierfabrikenabwasser. Seine richtige Auswahl und Anwendung sind von entscheidender Bedeutung für einen effizienten Betrieb, die Einhaltung von Umweltvorschriften und die Kostenkontrolle.

1. Die Rolle von PAM in der Papiermühle Abwasserbehandlung

PAM ist ein wasserlösliches Polymer, das hauptsächlich durch zwei Mechanismen funktioniert:

Koagulation (Ladungsneutralisierung): Hauptsächlich für kationische PAM. Seine positiven Ladungen neutralisieren die negativen Oberflächenladungen (Zeta-Potential) kolloidaler Partikel (z. B. Fasern, Füllstoffe, Farbstoffe), destabilisieren sie und erlauben ihnen, sich zu aggregieren.

Flokkulation (Bridging): Die langen Polymerketten von PAM adsorbieren auf die Oberflächen destabilisierter Partikel und brücken sie zusammen und bilden große, dichte und schnell absetzende Flocken.

Die Gesamteffekte sind:

Verbesserte Fest-Flüssig-Trennung: Schnelle Bildung von absetzbaren oder schwimmenden Flocken in Klärungsprozessen (Sedimentation oder Flotation).

Verbesserte Wasserqualität: Signifikante Reduzierung der suspendierten Feststoffe (SS), des chemischen Sauerstoffbedarfs (COD), der Farbe und der Trübung des behandelten Wassers.

Superiore Schlammentwässerung: Zustand Schlamm durch Binden feiner Partikel, Freisetzen gebundenes Wasser und Erhöhung des Feststoffgehalts des entwässerten Kuchen, Verringerung Entsorgungsvolumen und Kosten.

2. Auswahl von Polyacrylamid (PAM)

Die Auswahl ist ein komplexer Prozess, der durch Labortests und Vor-Ort-Versuche bestimmt werden muss, da die Abwassersammensetzung von Mühle zu Mühle stark variiert. PAM wird nach seiner ionischen Ladung kategorisiert:

A. Auswahl nach ionischem Typ und Anwendungsstufe

ProzessstufeEigenschaften von Abwasser/SchlammEmpfohlener PAM-TypBegründung

Primärbehandlung (Klärung: Sedimentation/Flotation)Neutraler/alkalischer pH-Wert, hohe Belastung negativ geladener Fasern, Füllstoffe (Kaolin, CaCO) ₃), und Kolloide. Hohe SS und COD.Anionisch (APAM) oder Nichtionisch (NPAM)Anionisches PAM wirkt synergistisch mit anorganischen Koagulantien (z.B. PAC, Alun). Das Koagulant neutralisiert Ladungen; APAM brücket dann die destabilisierten Partikel in große Flocks. NPAM ist in neutralen pH-Bereichen wirksam.

Schlammentwässerung (Gurtpresse, Zentrifuge)Schlamm aus biologischer Behandlung oder Primärklärung. Hoher organischer Gehalt, stark negativ geladen, hydrophil und schwer zu entwässern.Kationische (CPAM)Die positiven Ladungen von CPAM neutralisieren effektiv die negativen Ladungen von organischen Schlammpartikeln. Dies in Kombination mit der Polymerbrücke zerstört die stabile Kolloidstruktur, setzt Wasser frei und verbessert die Entwässerbarkeit.

Auflöste Luftflotation (DAF)Enthält leichte Materialien wie Feinmaterialien, Harze und Maßmittel.Anionisch (APAM) oder niedrig ionischBildt starke, stabile Flocken der richtigen Größe und Dichte für eine effektive Befestigung an Mikroluftblasen und schnelle Flotation.

B. Auswahl nach Molekulargewicht (MW)

Sehr hohe MW (> 18 Mio. g/mol): Ideal zur Klärung. Lange Polymerketten bieten eine ausgezeichnete Überbrückung und bilden große, schnell absetzende Flocken.

Mittel- bis hohe MW (10 - 18 Mio. g/mol): Die häufigste Bandbreite für Schlammentwässerung.

C. Auswahl nach Ionität (für kationisches PAM - kritisch für die Entwässerung)

Die Ionität (Ladungsdichte) wird in Prozentsatz ausgedrückt und ist der Schlüsselparameter für die Wahl eines kationischen PAM zur Schlammentwässerung.

Niedrige Ionität (10-30%): Ideal für anorganische Schlamm (z.B. aus der Primärbehandlung mit Kalk oder Ton). Diese Schlämme erfordern mehr Überbrücken als Ladungsneutralisierung.

Mittlere Ionität (40-60%): Das vielseitigste Sortiment. Geeignet für Mischschlämme (eine Mischung aus primären und biologischen Schlämmen).

Hohe Ionität (>60%): Wichtig für organische, biologische Schlamm. Diese Schlämme haben eine hohe negative Ladungsdichte und erfordern eine starke Ladungsneutralisierung, um stabile, wasserhaltende Kolloide abzubauen.

Hinweis: Höhere Ionisität ist nicht immer besser. Überladung kann Polymerkettenspulung verursachen, die Brückeneffizienz reduzieren und die Kosten erhöhen.

3. Bewertung und Optimierung der Wirksamkeit

Nach einer Vorauswahl muss die Leistung getestet und optimiert werden.

Gläserprüfung:

Bestimmen Sie die optimale Dosierung: Testen Sie verschiedene Dosen von PAM unter kontrollierten Rührerbedingungen. Beobachten Sie die Größe der Flockenbildung, die Absetzungsgeschwindigkeit und die Klarheit des Überstands. Finden Sie die Dosis, die die beste Leistung zu den niedrigsten Kosten bietet.

Optimieren Sie die Mischung: Schnelle Mischung (für die erste Dispersion) und langsame Mischung (für das Flockwachstum ohne Scheren) sind beide kritisch.

Pilot/Feldversuche:

Tests an der eigentlichen Ausrüstung durchführen (z.B. Gürtelpresse). Überwachen Sie die wichtigsten Leistungsindikatoren: Kuchentrockne, Polymerverbrauch, Klarheit von Zentrat/Filtrat und Verarbeitungsdurchsatz.

Schlüsselindikatoren (KPIs):

Aufklärung: Ablagegeschwindigkeit, Überstandstrübung/SS, COD-Entfernung.

Entwässerung: Kuchenfeststoffgehalt (%), Erfassungsrate, Filtratklarheit und Dosierung pro Tonne trockener Feststoffe.

4. Wichtige Nutzungsbewegungen

Auflösung: Muss mit sauberem Wasser bei Raumtemperatur (< 60°C) zubereitet werden. Verwenden Sie ein automatisiertes Misch- und Alterungssystem, um eine vollständige Auflösung (typischerweise 40-60 Minuten) bei einer Konzentration von 0,1% -0,3% zu gewährleisten. Unvollständige Auflösung schafft "Fischeugen", reduziert die Wirksamkeit und kann Geräte verstopfen.

Lagerung: Trockenes Pulver muss an einem kühlen, trockenen Ort in verschlossenen Behältern gelagert werden, um Feuchtigkeitsaufnahme und Verpackung zu verhindern. Die hergestellte Lösung hat eine begrenzte Haltbarkeitsdauer (in der Regel < 24 Stunden), da sich die Polymerketten abbauen und die Viskosität und Wirksamkeit verringern.

Zusatzpunkt: Der Einspritzpunkt muss einen optimalen Kontakt und eine optimale Mischung mit dem Schlamm oder dem Abwasser gewährleisten.

pH: Abwasser-pH kann die Ladungsdichte und die Leistung von PAM beeinflussen. Eine pH-Einstellung kann vor der Addition von Polymeren erforderlich sein.

Zusammenfassung

Es gibt keine universelle PAM für Papierfabrikenabwasser.

Goldene Regel: Die Klärung verwendet normalerweise anionische PAM; Schlammentwässerung verwendet in erster Linie kationisches PAM.

Schlüsselmethode: Die Auswahl muss auf der Grundlage von Glasprüfungen und Feldversuchen erfolgen, um den optimalen Ionentyp, das Molekulargewicht und die Ionisität für den spezifischen Abwasser- und Schlammstrom zu finden.

Ultimates Ziel: Die beste Behandlungseffizienz (klares Wasser, Trockenkuchen) zu den niedrigsten Betriebskosten zu erreichen.

Die Zusammenarbeit mit erfahrenen PAM-Lieferanten, die technische Unterstützung und Probentests anbieten können, ist für optimale Ergebnisse sehr empfehlenswert.