Resumo Visão geral

Em termos simples, PAC e PAM são um "duo dinâmico" clássico no tratamento de águas residuais, normalmente usados juntos no processo de coagulação e floculação.

PAC atua como um coagulante. Seu principal papel é neutralizar cargas e desestabilizar minúsculas partículas suspensas e colóides, fazendo com que eles formem micro-flocos.

PAM atua como um floculante. Seu principal papel é a adsorção e ponte, que puxa os microflocos criados pelo PAC juntos em flocos grandes, densos e de rápida instalação.

Sua relação pode ser analogizada como: PAC é a "cola" que liga a areia em pequenos aglomerados, e PAM é a "rede" que reúne os aglomerados em uma pedra grande e fácil de remover.

1.Cloreto de polialumínio (PAC)

1.1. Mecanismo de Ação

PAC é um polímero inorgânico coagulante. Seu mecanismo de coagulação baseia-se em três princípios-chave:

Neutralização de carga: Ao se dissolver em água, o PAC hidroliza para produzir uma multidão de íons complexos carregados positivamente (por exemplo, [Al(OH)] ₂]⁺, [Al₈(OH)₂₀]⁴⁺). A maioria das partículas coloidais em águas residuais (por exemplo, argila, coloides orgânicos) carregam uma carga superficial negativa. Estas cargas semelhantes fazem com que as partículas se repelam e permaneçam estáveis em suspensão. Os íons positivos do PAC neutralizam efetivamente essas cargas negativas, comprimindo a camada dupla elétrica e causando desestabilização. Isso permite que as partículas colidam e se agregam.

Adsorção e ponte: Os produtos hidrolizados do PAC, como o gel de hidróxido de alumínio [Al(OH) ₃], forma uma vasta estrutura semelhante à rede com uma grande área de superfície e forte capacidade de adsorção. Este gel pode "pontear" entre as partículas desestabilizadas e os sólidos suspensos, formando pequenos "micro-flocos" iniciais ou "flocos de pinos".

Floculação de varredura: Em uma faixa de pH ideal, o PAC gera um precipitado substancial de hidróxido de alumínio. À medida que este precipitado se assenta, ele enreda e varre partículas suspensas com ele, semelhante a uma rede caindo.

1.2. Método de uso

Preparação da solução: o PAC sólido deve primeiro ser dissolvido em uma solução líquida. Uma concentração típica de solução de trabalho é de 5%-10% (ou seja, 50-100g de PAC sólido por litro de água). Deve ser adicionado lentamente sob agitação para evitar a formação de nódulos.

Ponto de dosagem: Normalmente adicionado na fase de "mistura rápida" ou "tanque de coagulação" do processo de tratamento.

Mistura e Reação: Após a dosagem, é necessária uma mistura rápida e intensa (aproximadamente 1-3 minutos) para garantir a dispersão completa e uniforme do PAC nas águas residuais, facilitando a neutralização da carga e a formação inicial de floco.

Controle da dosagem: a dosagem ideal deve ser determinada por meio de testes de frasco. A sobredose pode levar à reversão da carga (re-estabilização) e pior desempenho. A faixa típica é de 50-200 mg/L.

1.3. Efeitos do tratamento

Remoção eficaz de: Sólidos suspensos (SS), partículas coloidais, alguma matéria orgânica dissolvida e cor.

Redução nos Parâmetros-Chave: Turbididade, Demanda Química de Oxigênio (COD) e Fósforo Total (TP, através da formação de precipitado de fosfato de alumínio).

Formas: Pequenos flocos leves que se assentam lentamente.

2.Poliacrilamida (PAM)

2.1. Mecanismo de Ação

PAM é um floculante de polímero orgânico. Seu mecanismo central é a ação de ponte de sua estrutura de polímero de cadeia longa.

Adsorção e ponte: as moléculas PAM têm cadeias extremamente longas (pesos moleculares em milhões a dezenas de milhões) com numerosos grupos funcionais ativos (por exemplo, grupos amida -CONH). ₂, grupos iónicos). Essas cadeias longas atuam como "cordas" ou "pontes", adsorbendo-se na superfície de um microfloco e estendendo-se para a solução para adsorber-se em outros. Isso conecta múltiplos flocos em aglomerados grandes, densos e de assentamento rápido.

Efeitos de carga (tipo iónico):

PAM catiônico: Possui uma carga positiva. Além da ponte, ele também fornece neutralização de carga, tornando-o altamente eficaz para lamas orgânicas carregadas negativamente (por exemplo, esgotos municipais, águas residuais de processamento de alimentos). É o tipo mais comum usado para a desidratação da lama.

PAM aniônico: possui uma carga negativa. Ele depende principalmente de pontes de cadeia longa e é frequentemente usado em conjunto com coagulantes inorgânicos como PAC, visando os flocos fracamente positivos formados após a coagulação.

PAM não iónico: eficaz em condições ácidas ou neutras e oferece boa tolerância ao sal.

2.2. Método de uso

A seleção do tipo é crítica:

Suspensões inorgânicas (por exemplo, processamento de minerais, água de lavagem de areia): muitas vezes use PAM aniônico.

Espessamento e desidratação de lama orgânica (por exemplo, municipal, industrial): Use principalmente PAM catiônico.

Águas residuais ácidas ou de alta salinidade: PAM não iónica pode ser considerada.

Preparação da solução: Tipicamente preparada como uma solução de 0,1%-0,3%. A dissolução requer mais tempo (40-60 minutos) e agitação suave para evitar o corte (quebra) das longas cadeias de polímeros. Um tanque de envelhecimento é essencial para a "ativação" completa do polímero.

Ponto de dosagem: Adicionado após o PAC, no "tanque de floculação" ou "zona de mistura lenta". Aqui, agitação lenta (condições de fluxo laminar) é necessária para promover o crescimento do floco sem quebrar os aglomerados formados.

Controle da dosagem: a dosagem necessária é muito baixa, tipicamente 1-5 mg / L, e deve ser determinada por teste de frasco.

2.3. Efeitos do tratamento

Acelera significativamente a velocidade de assentamento de flocos.

Forma flocos grandes, fortes e compactos que são fáceis de separar.

Melhora significativamente a eficiência de desidratação da lama e aumenta o conteúdo sólido do bolo desidratado.

Produz um sobrenadante mais claro (água tratada).

3. Processo colaborativo & Principais Considerações

Fluxo de processo típico:

Água crua → (Ajuste do pH) → PAC Dosagem → mistura rápida → Dosagem PAM → Mistura lenta → Sedimentação → Manipulação de efluentes / lodos clarificados

Principais considerações & Precauções:

A ordem de dosagem é crítica: deve ser PAC primeiro, depois PAM. Adicionar o PAM primeiro fará com que ele se adsorba em partículas estáveis individuais, potencialmente protegendo-as e impedindo que o PAC neutralize efetivamente suas cargas, levando ao fracasso do tratamento.

Dependência do pH: PAC funciona melhor em uma faixa de pH de 6,5 a 8,0. Valores extremos de pH prejudicam sua hidrólise e eficácia. Pode ser necessário ajustar o pH.

Dissolvência completa do PAM: PAM incompletamente dissolvido, com "olhos de peixe" (nódulos de gel), é um desperdício de produtos químicos e reduz severamente o desempenho.

Intensidade de mistura: Alto valor G (mistura rápida) para dispersão de PAC; Baixo valor G (mistura lenta) para floculação de PAM.

O teste de frasco é essencial: a qualidade da água varia significativamente. Os testes de frasco são o método mais econômico para determinar o tipo e dosagem otimizados de PAC/PAM, pH e pontos de dosagem.

Segurança & Ambiente: O monómero PAM (acrilamida) é uma neurotoxina. Sempre selecione produtos de alta qualidade com baixo teor de monômeros residuais. A lama tratada deve ser eliminada adequadamente.

Resumo dos efeitos combinados

Através da ação sinérgica de PAC e PAM, um sistema de tratamento de águas residuais pode alcançar:

Remoção altamente eficiente de sólidos suspensos e coloidais, com taxas de remoção de turbidez muitas vezes excedendo 90%.

Redução significativa da DCO e do Fósforo Total, o que é crucial para cumprir os padrões de descarga.

Grandemente melhorada a separação sólido-líquido, reduzindo a pegada necessária e o tempo de retenção de tanques de sedimentação.

Criação de melhores condições para processos subsequentes de tratamento biológico ou avançado.

Melhoria substancial na desidratabilidade da lama.