Sintesi Panoramica

In termini semplici, PAC e PAM sono un classico "duo dinamico" nel trattamento delle acque reflue, tipicamente utilizzati insieme nel processo di coagulazione e flocculazione.

PAC agisce come coagulante. Il suo ruolo principale è quello di neutralizzare le cariche e destabilizzare minuscole particelle sospese e colloidi, causando loro di formare micro-floc.

PAM agisce come flocculante. Il suo ruolo principale è l'adsorbimento e il ponteggio, che tira i micro-floc creati da PAC insieme in floc grandi, densi e rapidi.

La loro relazione può essere analogizzata come: PAC è la "colla" che lega la sabbia in piccoli grumi, e PAM è la "rete" che raccoglie i grumi in una grande roccia facile da rimuovere.

1.Cloruro di polialluminio (PAC)

1.1. Meccanismo di azione

Il PAC è un coagulante polimerico inorganico. Il suo meccanismo di coagulazione si basa su tre principi fondamentali:

Neutralizzazione della carica: Dopo la dissoluzione in acqua, PAC idrolizza per produrre una moltitudine di ioni complessi caricati positivamente (ad es., [Al(OH)] ₂]⁺, [Al₈(OH)₂₀]⁴⁺). La maggior parte delle particelle colloidali nelle acque reflue (ad es. argilla, colloidi organici) portano una carica superficiale negativa. Queste cariche simili fanno sì che le particelle si respingono a vicenda e rimangano stabili in sospensione. Gli ioni positivi del PAC neutralizzano efficacemente queste cariche negative, comprimendo il doppio strato elettrico e causando destabilizzazione. Ciò consente alle particelle di scontrarsi e aggregarsi.

Assorbimento e ponteggio: i prodotti idrolizzati di PAC, come il gel idrossido di alluminio [Al(OH) ₃], formano una vasta struttura a forma di rete con una grande superficie e una forte capacità di assorbimento. Questo gel può "ponteggiare" tra le particelle destabilizzate e i solidi sospesi, formando iniziali, piccoli "micro-floc" o "floc a pin".

Flocculazione a spazzatura: ad un intervallo di pH ottimale, PAC genera un notevole precipitato di idrossido di alluminio. Mentre questo precipitato si deposita, si intreccia e spazza le particelle sospese giù con esso, simile a una rete che cade.

1.2. Metodo di utilizzo

Preparazione della soluzione: il PAC solido deve prima essere sciolto in una soluzione liquida. Una tipica concentrazione di soluzione di lavoro è del 5%-10% (cioè 50-100 g di PAC solido per litro di acqua). Deve essere aggiunto lentamente sotto agitazione per prevenire la formazione di grumi.

Punto di dosaggio: di solito aggiunto alla fase di "miscela rapida" o "serbatoio di coagulazione" del processo di trattamento.

Mescolazione e Reazione: Dopo il dosaggio, è necessario una miscelazione rapida e intensa (circa 1-3 minuti) per garantire una dispersione completa e uniforme del PAC nelle acque reflue, facilitando la neutralizzazione della carica e la formazione iniziale di floc.

Controllo del dosaggio: il dosaggio ottimale deve essere determinato mediante la prova del vaso. Il sovradosaggio può portare all'inversione della carica (ri-stabilizzazione) e a prestazioni peggiori. La gamma tipica è di 50-200 mg/L.

1.3. Effetti del trattamento

Rimozione efficace di: Solidi sospesi (SS), particelle colloidali, alcune materie organiche sciolte e colore.

Riduzione dei parametri chiave: turbidità, domanda chimica di ossigeno (COD) e fosforo totale (TP, attraverso la formazione di precipitato di fosfato di alluminio).

Forma: Piccoli floccoli leggeri che si insediamo lentamente.

2.Poliacrilammide (PAM)

2.1. Meccanismo di azione

Il PAM è un flocculante polimerico organico. Il suo meccanismo principale è l'azione ponteggiante della sua struttura polimerica a catena lunga.

Assorbimento e ponteggio: le molecole PAM hanno catene estremamente lunghe (pesi molecolari da milioni a decine di milioni) con numerosi gruppi funzionali attivi (ad esempio, gruppi ammide -CONH) ₂, gruppi ionici). Queste lunghe catene agiscono come "corde" o "ponti", adsorbendosi sulla superficie di un micro-floc e estendendosi nella soluzione per adsorbersi su altri. Questo collega più flocchi in agglomerati grandi, densi e rapidi.

Effetti di carica (tipo ionico):

PAM cationico: Possede una carica positiva. Oltre al ponteggio, fornisce anche la neutralizzazione della carica, rendendolo altamente efficace per fanghi organici carichi negativamente (ad esempio, acque reflue comunali, acque reflue per la trasformazione alimentare). È il tipo più comune utilizzato per la disidratazione dei fanghi.

PAM anionico: ha una carica negativa. Si basa principalmente sul ponteggio a catena lunga ed è spesso utilizzato in combinazione con coagulanti inorganici come PAC, mirando ai flochi debolmente positivi formati dopo la coagulazione.

PAM non ionico: efficace in condizioni acide o neutre e offre una buona tolleranza al sale.

2.2. Metodo di utilizzo

La scelta del tipo è critica:

Sospensioni inorganiche (ad esempio, lavorazione dei minerali, acqua di lavaggio di sabbia): spesso utilizzare PAM anionico.

Spessore e disidratazione dei fanghi organici (ad es. municipali, industriali): Utilizzare principalmente PAM cationico.

Acqua reflue acida o ad alta salinità: può essere considerato PAM non ionico.

Preparazione della soluzione: tipicamente preparata come una soluzione dello 0,1%-0,3%. La dissoluzione richiede più tempo (40-60 minuti) e agitazione delicata per evitare di tagliare (rompere) le lunghe catene polimeriche. Un serbatoio di invecchiamento è essenziale per la completa "attivazione" del polimero.

Punto di dosaggio: Aggiunto dopo PAC, nel "serbatoio di flocculazione" o "zona di miscela lenta". Qui, è necessario agitare lentamente (condizioni di flusso laminare) per promuovere la crescita del floco senza rompere gli agglomerati formati.

Controllo del dosaggio: il dosaggio richiesto è molto basso, in genere 1-5 mg / L, e deve essere determinato da prove di vaso.

2.3. Effetti del trattamento

Accelera significativamente la velocità di insediamento dei flock.

Forma flocchi grandi, forti e compatti che sono facili da separare.

Migliora notevolmente l'efficienza di disidratazione dei fanghi e aumenta il contenuto solido della torta disidratata.

Produce un sopranatante più chiaro (acqua trattata).

3. Processo collaborativo & Considerazioni chiave

Tipico flusso di processo:

Acqua cruda → (Regolazione del pH) → Dosaggio PAC → Mix rapido → Dosaggio PAM → Mix lento → Sedimentazione → Manipolazione effluenti / fanghi chiariti

Considerazioni chiave & Precauzioni:

L'ordine di dosaggio è critico: deve essere prima PAC, poi PAM. Aggiungendo prima PAM farà adsorbere su singole particelle stabili, potenzialmente schermandoli e impedindo PAC di neutralizzare efficacemente le loro cariche, portando al fallimento del trattamento.

Dipendenza dal pH: PAC funziona meglio in un intervallo di pH da 6,5 a 8,0. Valori estremi di pH compromettono la sua idrolisi e l'efficacia. Può essere necessario regolare il pH.

Dissoluzione completa del PAM: PAM incompletamente sciolto, con "occhi di pesce" (grumi di gel), è uno spreco di sostanze chimiche e riduce gravemente le prestazioni.

Intensità di miscelazione: alto valore G (miscelazione rapida) per la dispersione PAC; Basso valore G (miscelazione lenta) per la flocculazione PAM.

Il test del vaso è essenziale: la qualità dell'acqua varia significativamente. I test in vaso sono il metodo più economico per determinare il tipo e il dosaggio ottimali di PAC/PAM, pH e punti di dosaggio.

Sicurezza & Ambiente: Il monomero PAM (acrilammide) è una neurotossina. Seleziona sempre prodotti di alta qualità con basso contenuto di monomeri residui. I fanghi trattati devono essere smaltiti correttamente.

Riassunto degli effetti combinati

Attraverso l'azione sinergica di PAC e PAM, un sistema di trattamento delle acque reflue può raggiungere:

Rimozione altamente efficiente di solidi sospesi e colloidali, con tassi di rimozione della turbidità spesso superiori al 90%.

Riduzione significativa del COD e del fosforo totale, che è fondamentale per soddisfare gli standard di scarico.

Grandemente migliorata separazione solido-liquido, riducendo l'impronta richiesta e il tempo di ritenzione dei serbatoi di sedimentazione.

Creazione di condizioni migliori per successivi processi di trattamento biologico o avanzato.

Miglioramento sostanziale della disidratabilità dei fanghi.