Resumen Visión general

En términos simples, PAC y PAM son un "dúo dinámico" clásico en el tratamiento de aguas residuales, típicamente utilizados juntos en el proceso de coagulación y floculación.

El PAC actúa como coagulante. Su función principal es neutralizar cargas y desestabilizar minúsculas partículas suspendidas y coloides, haciendo que formen microflocos.

El PAM actúa como floculante. Su función principal es la adsorción y el puente, que atrae a los microflocos creados por PAC juntos en flocos grandes, densos y de sedimentación rápida.

Su relación puede ser analogizada como: PAC es el "pegamento" que une la arena en pequeños agrupamientos, y PAM es la "red" que reúne los agrupamientos en una piedra grande y fácil de quitar.

1.Cloruro de polialuminio (PAC)

1.1. Mecanismo de Acción

El PAC es un coagulante de polímero inorgánico. Su mecanismo de coagulación se basa en tres principios clave:

Neutralización de carga: Al disolverse en agua, el PAC se hidroliza para producir una multitud de iones complejos cargados positivamente (por ejemplo, [Al(OH)]. ₂]⁺, [Al₈(OH)₂₀]⁴⁺). La mayoría de las partículas coloidales en las aguas residuales (por ejemplo, arcilla, coloides orgánicos) llevan una carga superficial negativa. Los iones positivos del PAC neutralizan efectivamente estas cargas negativas, comprimiendo la doble capa eléctrica y causando desestabilización. Esto permite a las partículas colisionar y agregarse.

Adsorpción y puente: Los productos hidrolizados de PAC, como el gel de hidróxido de aluminio [Al(OH)] ₃], forman una vasta estructura en forma de red con una gran superficie y una fuerte capacidad de adsorción. Este gel puede "puente" entre las partículas desestabilizadas y los sólidos suspendidos, formando pequeños "microflocos" o "flocos de pino" iniciales.

Floculación por barrido: En un intervalo de pH óptimo, el PAC genera un precipitado sustancial de hidróxido de aluminio. A medida que este precipitado se asenta, enreda y barre partículas suspendidas con él, similar a una red que cae.

1.2. Método de uso

Preparación de la solución: El PAC sólido debe disolverse primero en una solución líquida. Una concentración típica de solución de trabajo es del 5%-10% (es decir, 50-100 g de PAC sólido por litro de agua). Debe añadirse lentamente bajo agitación para prevenir la formación de grumos.

Punto de dosificación: Típicamente se añade en la etapa de "mezcla rápida" o "tanque de coagulación" del proceso de tratamiento.

Mezclado y reacción: Después de la dosificación, se requiere una mezcla rápida e intensa (aproximadamente 1-3 minutos) para asegurar una dispersión completa y uniforme de PAC en las aguas residuales, facilitando la neutralización de la carga y la formación inicial de floco.

Control de dosificación: La dosificación óptima debe determinarse mediante pruebas de frasco. La sobredosis puede conducir a la inversión de la carga (reestabilización) y peor rendimiento. El rango típico es de 50-200 mg/L.

1.3. Efectos del tratamiento

Eliminación efectiva de: Sólidos en suspensión (SS), partículas coloidales, algo de materia orgánica disuelta y color.

Reducción de los parámetros clave: turbidez, demanda de oxígeno químico (COD) y fósforo total (TP, a través de la formación de precipitado de fosfato de aluminio).

Formas: Flocos pequeños y ligeros que se asentan lentamente.

2.Poliacrilamida (PAM)

2.1. Mecanismo de Acción

El PAM es un floculante de polímero orgánico. Su mecanismo central es la acción de puente de su estructura de polímero de cadena larga.

Adsorpción y puente: las moléculas de PAM tienen cadenas extremadamente largas (pesos moleculares en millones a decenas de millones) con numerosos grupos funcionales activos (por ejemplo, grupos amida -CONH). ₂, grupos iónicos). Estas cadenas largas actúan como "cuerdas" o "puentes", adsorbiéndose sobre la superficie de un microfloco y extendiéndose en la solución para adsorbirse sobre otros. Esto conecta múltiples flocos en aglomerados grandes, densos y de sedimentación rápida.

Efectos de carga (tipo iónico):

PAM catiónico: Posee una carga positiva. Además de puente, también proporciona neutralización de carga, lo que lo hace altamente eficaz para lodos orgánicos cargados negativamente (por ejemplo, aguas residuales municipales, aguas residuales de procesamiento de alimentos). Es el tipo más común utilizado para la deshidratación de lodos.

PAM aniónico: Posee una carga negativa. Se basa principalmente en el puente de cadena larga y a menudo se utiliza en conjunción con coagulantes inorgánicos como PAC, dirigiéndose a los flocos débilmente positivos formados después de la coagulación.

PAM no iónico: Efectivo en condiciones ácidas o neutras y ofrece una buena tolerancia a la sal.

2.2. Método de uso

La selección del tipo es crítica:

Suspensiones inorgánicas (por ejemplo, procesamiento de minerales, agua de lavado de arena): a menudo se utiliza PAM aniónico.

Espesamiento y deshidratación de lodos orgánicos (por ejemplo, municipales, industriales): Usar principalmente PAM catiónico.

Aguas residuales ácidas o de alta salinidad: se puede considerar PAM no iónico.

Preparación de la solución: típicamente preparada como una solución al 0,1%-0,3%. La disolución requiere más tiempo (40-60 minutos) y agitación suave para evitar el corte (rotura) de las largas cadenas de polímero. Un tanque de envejecimiento es esencial para la "activación" completa del polímero.

Punto de dosificación: Añadido después del PAC, en el "tanque de floculación" o "zona de mezcla lenta". Aquí, se requiere agitación lenta (condiciones de flujo laminar) para promover el crecimiento del floco sin romper los aglomerados formados.

Control de dosificación: La dosificación requerida es muy baja, típicamente 1-5 mg/L, y debe determinarse mediante pruebas de frasco.

2.3. Efectos del tratamiento

Acelera significativamente la velocidad de sedimentación de flocos.

Forma flocos grandes, fuertes y compactos que son fáciles de separar.

Mejora en gran medida la eficiencia de deshidratación de lodos e incrementa el contenido sólido de la torta deshidratada.

Produce un sobrenadante más claro (agua tratada).

3. Proceso de colaboración y Consideraciones clave

Flujo de proceso típico:

Agua cruda → (Ajuste del pH) → Dosificación PAC → Mezcla rápida → Dosificación PAM → Mezcla lenta → Sedimentación → Manipulación de efluentes / lodos clarificados

Consideraciones clave y Precauciones:

El orden de dosificación es crítico: primero debe ser PAC, luego PAM. La adición de PAM primero hará que se adsorba sobre partículas estables individuales, protegiéndolas potencialmente e impidiendo que el PAC neutralice efectivamente sus cargas, lo que conduce al fracaso del tratamiento.

Dependencia del pH: PAC funciona mejor en un rango de pH de 6,5 a 8,0. Los valores extremos de pH perjudican su hidrólisis y eficacia. Puede ser necesario ajustar el pH.

Disolución completa de PAM: La PAM incompletamente disuelta, con "ojos de pescado" (grumos de gel), es un desperdicio de productos químicos y reduce gravemente el rendimiento.

Intensidad de mezcla: Alto valor de G (mezcla rápida) para la dispersión de PAC; Bajo valor de G (mezcla lenta) para la floculación de PAM.

La prueba del frasco es esencial: la calidad del agua varía significativamente. Las pruebas en frascos son el método más rentable para determinar el tipo óptimo y la dosificación de PAC/PAM, pH y puntos de dosificación.

Seguridad y Medio ambiente: El monómero PAM (acrilamida) es una neurotoxina. Siempre seleccione productos de alta calidad con bajo contenido de monómeros residuales. Los lodos tratados deben eliminarse adecuadamente.

Resumen de los efectos combinados

A través de la acción sinérgica de PAC y PAM, un sistema de tratamiento de aguas residuales puede lograr:

Eliminación altamente eficiente de sólidos suspendidos y coloidales, con tasas de eliminación de turbidez que a menudo superan el 90%.

Reducción significativa de COD y Fósforo Total, lo que es crucial para cumplir con los estándares de descarga.

Gran mejora de la separación sólido-líquido, reduciendo la huella requerida y el tiempo de retención de los tanques de sedimentación.

Creación de mejores condiciones para procesos de tratamiento biológicos o avanzados posteriores.

Mejora sustancial en la deshidratabilidad de los lodos.