Poliacrilammide (PAM) è un agente chimico critico nel trattamento delle acque reflue della fabbrica di carta. La sua corretta selezione e applicazione sono fondamentali per le operazioni efficienti, la conformità alle normative ambientali e il controllo dei costi.

1. Il ruolo del PAM nel trattamento delle acque reflue della fabbrica di carta

Il PAM è un polimero idrosolubile che funziona principalmente attraverso due meccanismi:

Coagulazione (Neutralizzazione della carica): principalmente per PAM cationica. Le sue cariche positive neutralizzano le cariche superficiali negative (potenziale Zeta) delle particelle colloidali (ad es. fibre, riempimenti, coloranti), destabilizzandole e permettendo loro di aggregarsi.

Flocculazione (ponteggio): Le lunghe catene polimeriche del PAM adsorbono sulle superfici delle particelle destabilizzate e le uniscono, formando flocchi grandi, densi e rapidi.

Gli effetti generali sono:

Separazione solido-liquido migliorata: formazione rapida di flochi sedimentabili o galleggiabili nei processi di chiarificazione (sedimentazione o flottazione).

Miglioramento della qualità dell'acqua: riduzione significativa dei solidi sospesi (SS), della domanda chimica di ossigeno (COD), del colore e della turbidità dell'acqua trattata.

Desidratazione dei fanghi superiore: condizionare i fanghi legando particelle fine, rilasciando acqua legata e aumentando il contenuto solido della torta disidratata, riducendo il volume e il costo dello smaltimento.

2. Selezione della poliacrilammide (PAM)

La selezione è un processo complesso che deve essere determinato da prove di laboratorio e prove in loco, poiché la composizione delle acque reflue varia notevolmente tra i mulini. Il PAM è classificato per la sua carica ionica:

A. Selezione per tipo ionico e fase di applicazione

Fase del processoCaratteristiche delle acque reflue/fanghiTipo PAM raccomandatoragionamento

Trattamento primario (chiarimento: sedimentazione/galleggiamento)pH neutro/alcalino, carico elevato di fibre cariche negativamente, riempimenti (kaolin, CaCO) ₃), e colloidi. SS e COD elevati.Anionico (APAM) o non ionico (NPAM)PAM anionico funziona in sinergia con coagulanti inorganici (ad esempio, PAC, allumine). Il coagulante neutralizza le cariche; APAM quindi collega le particelle destabilizzate in grandi flock. NPAM è efficace in intervalli di pH neutri.

Desidratazione fanghi (pressa a cintura, centrifuga)fanghi di trattamento biologico o di chiarimento primario. Alto contenuto organico, carica fortemente negativa, idrofila e difficile da disidratare.Cationico (CPAM)Le cariche positive del CPAM neutralizzano efficacemente le cariche negative delle particelle di fango organico. Questo, combinato con il ponteggio polimerico, distrugge la struttura colloidale stabile, rilasciando acqua e migliorando la disidratabilità.

Flottazione ad aria sciolta (DAF)Contiene materiali leggeri come fine, resine e agenti di dimensionamento.Anionico (APAM) o cationico a bassa ionicitàForma flocchi forti e stabili della giusta dimensione e densità per un attacco efficace alle bolle di micro-aria e una rapida galleggiata.

B. Selezione per peso molecolare (MW)

Molto alto MW (> 18 milioni g/mol): Ideale per la chiarificazione. Le lunghe catene polimeriche forniscono un eccellente ponteggio, formando grandi flocchi che si depositano rapidamente.

Medio ad alto MW (10 - 18 milioni g/mol): La gamma più comune per la disidratazione dei fanghi. Equilibra la capacità di ponteggio con la viscosità e la manovrabilità della soluzione.

C. Selezione per ionicità (per PAM cationico - critico per la disidratazione)

L'ionicità (densità di carica) è espressa in percentuale ed è il parametro chiave per la scelta di un PAM cationico per la disidratazione dei fanghi.

Bassa ionicità (10-30%): Meglio per fanghi inorganici (ad esempio, dal trattamento primario con calce o argilla). Questi fanghi richiedono più ponteggio rispetto alla neutralizzazione della carica.

Ionicità media (40-60%): La gamma più versatile. Adatto per fanghi misti (una miscela di fanghi primari e biologici).

Alta ionicità (>60%): Essenziale per fanghi organici e biologici. Questi fanghi hanno un'alta densità di carica negativa e richiedono una forte neutralizzazione della carica per rompere colloidi stabili e contenenti acqua.

Nota: una ionicità più alta non è sempre migliore. La carica eccessiva può causare bobinaggio della catena del polimero, riducendo la sua efficienza di ponteggio e aumentando i costi.

3. Valutare e ottimizzare l'efficacia

Dopo una selezione preliminare, le prestazioni devono essere testate e ottimizzate.

Prova del barattolo:

Determinare il dosaggio ottimale: testare diverse dosi di PAM in condizioni di agitazione controllate. Osservare la dimensione della formazione del floco, la velocità di insediamento e la chiarezza del sopranatante. Trova la dose che dà le migliori prestazioni al costo più basso.

Ottimizzare la miscelazione: il mix rapido (per la dispersione iniziale) e il mix lento (per la crescita del floc senza taglio) sono entrambi critici.

Prove pilota/sul campo:

Eseguire prove sull'attrezzatura effettiva (ad es. pressa a nastro). Monitorare i principali indicatori di prestazione: secchezza della torta, tasso di consumo di polimero, chiarezza del centrato/filtrato e throughput di lavorazione.

Indicatori chiave di prestazione (KPI):

Chiaramento: Velocità di insediamento, turbidità/SS sopranatante, rimozione COD.

Desidratazione: Contenuto di solidi della torta (%), tasso di cattura, chiarezza del filtrato e dosaggio per tonnellata di solidi secchi.

4. Considerazioni di utilizzo importanti

Dissoluzione: Deve essere preparata con acqua pulita a temperatura ambiente (< 60°C). Utilizzare un sistema di miscelazione e invecchiamento automatizzato per garantire una dissoluzione completa (tipicamente 40-60 minuti) a una concentrazione dello 0,1%-0,3%. La dissoluzione incompleta crea "occhi di pesce", riduce l'efficacia e può intasare le attrezzature.

Conservazione: la polvere secca deve essere conservata in un luogo fresco e asciutto in contenitori sigillati per evitare l'assorbimento dell'umidità e l'ingrossamento. La soluzione preparata ha una durata di conservazione limitata (di solito < 24 ore) poiché le catene polimeriche si degradano, riducendo la viscosità e l'efficacia.

Punto di aggiunta: il punto di iniezione deve garantire un contatto e una miscelazione ottimali con i fanghi o le acque reflue.

pH: il pH delle acque reflue può influenzare la densità di carica e le prestazioni del PAM. La regolazione del pH può essere necessaria prima dell'aggiunta del polimero.

Riassunto

Non esiste PAM universale per le acque reflue delle fabbriche di carta.

Regola d'oro: la chiarificazione utilizza tipicamente PAM anionico; La disidratazione dei fanghi utilizza principalmente PAM cationico.

Metodo chiave: la selezione deve essere basata su prove di vaso e prove sul campo per trovare il tipo ionico ottimale, il peso molecolare e l'ionicità per il flusso specifico di acque reflue e fanghi.

Obiettivo ultimo: Ottenere la migliore efficienza di trattamento (acqua trasparente, torta secca) al costo operativo più basso.

La collaborazione con fornitori PAM esperti che possono fornire supporto tecnico e test di campioni è altamente raccomandato per risultati ottimali.