Poliacrilamida (PAM) es un agente químico crítico en el tratamiento de aguas residuales de fábricas de papel. Su correcta selección y aplicación son primordiales para las operaciones eficientes, el cumplimiento de las regulaciones ambientales y el control de costos.

1. El papel del PAM en el tratamiento de aguas residuales de la fábrica de papel

El PAM es un polímero soluble en agua que funciona principalmente a través de dos mecanismos:

Coagulación (Neutralización de carga): Principalmente para PAM catiónica. Sus cargas positivas neutralizan las cargas superficiales negativas (potencial Zeta) de partículas coloidales (por ejemplo, fibras, cargas, tintes), desestabilizándolas y permitiéndoles agregarse.

Floculación (puente): Las largas cadenas de polímero de PAM se adsorben sobre las superficies de las partículas desestabilizadas y las puentan, formando flocos grandes, densos y de rápida sedimentación.

Los efectos generales son:

Separación sólido-líquido mejorada: formación rápida de flocos sedimentables o flotables en procesos de clarificación (sedimentación o flotación).

Mejora de la calidad del agua: Reducción significativa de los sólidos en suspensión (SS), la demanda de oxígeno químico (COD), el color y la turbidez del agua tratada.

Desagua de lodo superior: condicionar el lodo mediante la unión de partículas finas, liberar agua unida y aumentar el contenido sólido de la torta deshidratada, reduciendo el volumen de eliminación y el costo.

2. Selección de la poliacrilamida (PAM)

La selección es un proceso complejo que debe determinarse mediante pruebas de laboratorio y ensayos in situ, ya que la composición de las aguas residuales varía mucho entre los molinos. El PAM se clasifica por su carga iónica:

A. Selección por tipo iónico y etapa de aplicación

Etapa del procesoCaracterísticas de aguas residuales/lodosTipo PAM recomendadoRazonamiento

Tratamiento primario (aclaración: sedimentación/flotación)pH neutro/alcalino, alta carga de fibras cargadas negativamente, cargas (caolín, CaCO) ₃), y coloides. Alta SS y COD.Aniónico (APAM) o no iónico (NPAM)El PAM aniónico funciona sinérgicamente con coagulantes inorgánicos (por ejemplo, PAC, alumbre). El coagulante neutraliza las cargas; A continuación, APAM conecta las partículas desestabilizadas en grandes flocos. El NPAM es eficaz en intervalos de pH neutros.

Desagua de lodos (prensa de cinta, centrífuga)Lodos de tratamiento biológico o clarificación primaria. Alto contenido orgánico, carga fuertemente negativa, hidrófilo y difícil de deshidratar.Catiónico (CPAM)Las cargas positivas de CPAM neutralizan efectivamente las cargas negativas de partículas de lodo orgánico. Esto, combinado con el puente de polímero, destruye la estructura coloide estable, liberando agua y mejorando la deshidratabilidad.

Flotación por aire disuelto (DAF)Contiene materiales ligeros como finos, resinas y agentes de dimensionamiento.Aniónico (APAM) o catiónico de baja ionidadForma flocos fuertes y estables del tamaño y la densidad correctos para una fijación efectiva a las burbujas de micro-aire y una flotación rápida.

B. Selección por peso molecular (MW)

Muy alto MW (> 18 millones g/mol): Ideal para aclaración. Las largas cadenas de polímeros proporcionan un excelente puente, formando grandes flocos de sedimentación rápida.

Medio a alto MW (10 - 18 millones g/mol): La gama más común para la deshidratación de lodos. Equilibra la capacidad de puente con la viscosidad y la manipulación de la solución.

C. Selección por ionidad (para PAM catiónica - crítica para la deshidratación)

La ionicidad (densidad de carga) se expresa como un porcentaje y es el parámetro clave para elegir un PAM catiónico para la deshidratación de lodos.

Baja ionicidad (10-30%): Mejor para lodos inorgánicos (por ejemplo, de tratamiento primario con cal o arcilla). Estos lodos requieren más puentes que la neutralización de carga.

Ionidad media (40-60%): La gama más versátil. Adecuado para lodos mixtos (una mezcla de lodos primarios y biológicos).

Ionidad alta (>60%): esencial para lodos orgánicos y biológicos. Estos lodos tienen una alta densidad de carga negativa y requieren una fuerte neutralización de carga para descomponer coloides estables que retenen agua.

Nota: Una ionicidad mayor no siempre es mejor. El exceso de carga puede causar bobinado de cadena de polímero, reduciendo su eficiencia de puente y aumentando el costo.

3. Evaluación y optimización de la eficacia

Después de una selección preliminar, el rendimiento debe ser probado y optimizado.

Prueba de frasco:

Determinar la dosificación óptima: ensayar diferentes dosis de PAM en condiciones de agitación controladas. Observe el tamaño de formación del floco, la velocidad de sedimentación y la claridad del sobrenadante. Encontrar la dosis que da el mejor rendimiento al menor costo.

Optimizar la mezcla: la mezcla rápida (para la dispersión inicial) y la mezcla lenta (para el crecimiento del floco sin cizallamiento) son ambos críticos.

Ensayos piloto/de campo:

Realizar ensayos en el equipo real (por ejemplo, prensa de cinta). Monitorear los indicadores clave de rendimiento: sequedad de la torta, tasa de consumo de polímero, claridad del centrado/filtrado y rendimiento de procesamiento.

Indicadores clave de rendimiento (KPI):

Clarificación: Velocidad de sedimentación, turbidez sobrenadante/SS, eliminación de COD.

Desagua: Contenido de sólidos de torta (%), tasa de captura, claridad del filtrado y dosificación por tonelada de sólidos secos.

4. Consideraciones de uso importantes

Disolución: Debe prepararse con agua limpia a temperatura ambiente (< 60°C). Utilizar un sistema automatizado de mezcla y envejecimiento para asegurar la disolución completa (típicamente 40-60 minutos) a una concentración del 0,1%-0,3%. La disolución incompleta crea "ojos de pescado", reduce la eficacia y puede obstruir el equipo.

Almacenamiento: El polvo seco debe almacenarse en un lugar fresco y seco en recipientes sellados para evitar la absorción de humedad y la aglomeración. La solución preparada tiene una vida útil limitada (generalmente < 24 horas) a medida que las cadenas de polímero se degradan, reduciendo la viscosidad y la eficacia.

Punto de adición: El punto de inyección debe garantizar el contacto óptimo y la mezcla con el lodo o las aguas residuales.

pH: El pH de las aguas residuales puede afectar la densidad de carga y el rendimiento de PAM. El ajuste del pH puede ser necesario antes de la adición del polímero.

Resumen

No hay PAM universal para las aguas residuales de las fábricas de papel.

Regla de Oro: La aclaración típicamente utiliza PAM aniónico; La deshidratación de lodos utiliza principalmente PAM catiónico.

Método clave: La selección debe basarse en pruebas de frasco y ensayos de campo para encontrar el tipo iónico óptimo, el peso molecular y la ionidad para la corriente específica de aguas residuales y lodos.

Objetivo final: Lograr la mejor eficiencia de tratamiento (agua limpia, torta seca) al menor costo operativo.

Se recomienda colaborar con proveedores PAM expertos que puedan proporcionar soporte técnico y pruebas de muestras para obtener resultados óptimos.