Polyacrylamide (PAM) est un agent chimique essentiel dans le traitement des eaux usées des usines de papier. Sa sélection et son application adéquates sont essentielles pour des opérations efficaces, le respect des réglementations environnementales et le contrôle des coûts.

1. Le rôle du PAM dans le traitement des eaux usées des usines à papier

Le PAM est un polymère hydrosoluble qui fonctionne principalement par deux mécanismes :

Coagulation (neutralisation de charge): Principalement pour le PAM cationique. Ses charges positives neutralisent les charges superficielles négatives (potentiel Zeta) des particules colloïdales (p. ex. fibres, charges, colorants), les déstabilisant et leur permettant d'agrégation.

Flocculation (pontage) : Les longues chaînes polymères de PAM adsorbent sur les surfaces des particules déstabilisées et les pontent ensemble, formant de grands flocs denses et se déposant rapidement.

Les effets globaux sont les suivants :

Séparation solide-liquide améliorée : formation rapide de flocs sédentables ou flottables dans les processus de clarification (sédimentation ou flottation).

Amélioration de la qualité de l'eau: réduction significative des solides en suspension (SS), de la demande en oxygène chimique (COD), de la couleur et de la turbidité de l'eau traitée.

Déhydratation supérieure des boues: Conditionner les boues en liant des particules fines, en libérant de l'eau liée et en augmentant la teneur en solides du gâteau déshydraté, réduisant le volume et le coût de l'élimination.

2. Sélection de la polyacrylamide (PAM)

La sélection est un processus complexe qui doit être déterminé par des tests en pot de laboratoire et des essais sur place, car la composition des eaux usées varie fortement d'une usine à l'autre. Le PAM est classé par sa charge ionique :

A. Sélection par type ionique et étape d'application

Etape du processusCaractéristiques des eaux usées/bouesType PAM recommandéJustification

Traitement primaire (Clarification: sédimentation/flottation)pH neutre/alcalin, charge élevée de fibres chargées négativement, charges (kaolin, CaCO) ₃), et colloïdes. SS et COD élevés.Anionique (APAM) ou non ionique (NPAM)Le PAM anionique fonctionne en synergie avec les coagulants inorganiques (p. ex. PAC, alumne). Le coagulant neutralise les charges; L'APAM relie ensuite les particules déstabilisées en gros flocs. Le NPAM est efficace dans des fourchettes de pH neutres.

Déhydratation des boues (presse à ceinture, centrifugeuse)Boues provenant du traitement biologique ou de la clarification primaire. Contenu organique élevé, charge fortement négative, hydrophile et difficile à déshydrater.Cationique (CPAM)Les charges positives du CPAM neutralisent efficacement les charges négatives des particules de boues organiques. Cela, combiné au pontage polymère, détruit la structure colloïdale stable, libérant de l'eau et améliorant la déshydratabilité.

Flotation par air dissous (DAF)Contient des matériaux légers tels que des fines, des résines et des agents de dimensionnement.Anionique (APAM) ou cationique à faible ionicitéForme des flocs forts et stables de la bonne taille et densité pour une fixation efficace aux bulles de micro-air et une flottation rapide.

B. Sélection par poids moléculaire (MW)

MW très élevé (>18 millions g/mol): idéal pour la clarification. Les longues chaînes polymères offrent un excellent pontage, formant de grands flocs qui se déposent rapidement.

Moyen à haut MW (10 à 18 millions g/mol) : la gamme la plus courante pour la déshydratation des boues. Équilibre la capacité de pontage avec la viscosité de la solution et la manipulation.

C. Sélection par ionicité (pour le PAM cationique - critique pour le déshydratage)

L'ionicité (densité de charge) est exprimée en pourcentage et est le paramètre clé pour le choix d'un PAM cationique pour la déshydratation des boues.

Basse ionicité (10-30%): Idéal pour les boues inorganiques (par exemple, provenant du traitement primaire avec la chaux ou l'argile). Ces boues nécessitent plus de pontage que de neutralisation de charge.

Ionité moyenne (40-60%) : La gamme la plus polyvalente. Convient pour les boues mixtes (un mélange de boues primaires et biologiques).

Ionité élevée (>60%) : essentielle pour les boues organiques et biologiques. Ces boues ont une densité de charge négative élevée et nécessitent une forte neutralisation de charge pour décomposer les colloïdes stables et retenant l'eau.

Note: une ionicité plus élevée n'est pas toujours meilleure. La charge excédentaire peut provoquer l'enroulement de la chaîne polymère, réduisant son efficacité de pontage et augmentant les coûts.

3. Évaluation et optimisation de l ' efficacité

Après une sélection préliminaire, les performances doivent être testées et optimisées.

Test de pot:

Déterminer le dosage optimal: Essayez différentes doses de PAM dans des conditions d'agitation contrôlée. Observez la taille de la formation du floc, la vitesse de dépôt et la clarté du surnageant. Trouvez la dose qui donne la meilleure performance au moindre coût.

Optimiser le mélange: le mélange rapide (pour la dispersion initiale) et le mélange lent (pour la croissance du floc sans cisaillement) sont tous deux critiques.

Essais pilotes/sur le terrain :

Effectuer des essais sur l'équipement réel (p. ex., presse à bande). Surveillez les indicateurs de performance clés : sécheresse du gâteau, taux de consommation de polymère, clarté du centrat/filtrat et débit de traitement.

Indicateurs clés de rendement (KPI) :

Clarification: Vitesse de réglage, turbidité/SS surnageant, élimination de COD.

Déhydratation: teneur en solides de gâteau (%), taux de capture, clarté du filtrat et dosage par tonne de solides secs.

4. Considérations d'utilisation importantes

Dissolution: doit être préparée avec de l’eau propre à température ambiante (< 60°C). Utilisez un système de mélange et de vieillissement automatisé pour assurer une dissolution complète (généralement 40-60 minutes) à une concentration de 0,1% -0,3%. Une dissolution incomplète crée des "yeux de poisson", réduit l'efficacité et peut obstruire l'équipement.

Stockage: La poudre sèche doit être stockée dans un endroit frais et sec dans des contenants scellés pour empêcher l'absorption de l'humidité et l'encombrement. La solution préparée a une durée de conservation limitée (généralement < 24 heures) à mesure que les chaînes polymères se dégradent, ce qui réduit la viscosité et l ' efficacité.

Point d'ajout: Le point d'injection doit assurer un contact et un mélange optimals avec les boues ou les eaux usées.

pH: Le pH des eaux usées peut affecter la densité de charge et les performances du PAM. Un ajustement du pH peut être nécessaire avant l'ajout du polymère.

Résumé

Il n'y a pas de PAM universel pour les eaux usées des usines de papier.

Règle d'or: La clarification utilise généralement le PAM anionique; La déshydratation des boues utilise principalement le PAM cationique.

Méthode clé: La sélection doit être basée sur des essais en pot et des essais sur le terrain pour trouver le type ionique optimal, le poids moléculaire et l'ionicité pour le flux spécifique d'eaux usées et de boues.

Objectif ultime: Atteindre la meilleure efficacité de traitement (eau claire, gâteau sec) au moindre coût d'exploitation.

Il est fortement recommandé de collaborer avec des fournisseurs PAM expérimentés qui peuvent fournir un support technique et des tests d'échantillons pour obtenir des résultats optimaux.