Xu Darong 1,2, Zhang Zhongzhi 2, Jiang Hao 1, Ma Zhigang 1
(1. Beijing Guoneng Zhongdian Energy Conservation and Environmental Protection Technology Co., Ltd., Beijing 100022; 2. China University of Petroleum (Beijing), Beijing 102249)
Zusammenfassung: In der Abwasser- und Reststoffbehandlung finden PAC und PAM breite Anwendung als Flockungs- und Koagulationsmittel. Dieser Artikel beschreibt die Anwendungseffekte und den Forschungsstand von PAC-PAM in verschiedenen Bereichen, erläutert die unterschiedlichen Ansichten verschiedener Forscher zur Kombination von PAC und PAM und analysiert umfassend die Anwendungsanforderungen und -prinzipien von PAC-PAM unter verschiedenen Versuchs- und Feldbedingungen. Basierend auf den Inhalten und Analyseergebnissen dieser Übersicht werden die Wirkprinzipien von PAC-PAM unter verschiedenen Anwendungsbedingungen aufgezeigt. Es wird zudem verdeutlicht, dass die Kombination von PAC und PAM auch Nachteile aufweist und Anwendungsart und Dosierung situationsabhängig festgelegt werden müssen.
Schlüsselwörter: Polyaluminiumchlorid; Polyacrylamid; Wasseraufbereitung; Flockung
0 Einleitung
Im industriellen Bereich hat sich die kombinierte Verwendung von Polyaluminiumchlorid (PAC) und Polyacrylamid (PAM) zur Behandlung von Abwasser und ähnlichen Abfällen zu einer ausgereiften Technologiekette entwickelt. Der gemeinsame Wirkungsmechanismus ist jedoch unklar, und das Dosierungsverhältnis variiert je nach Arbeitsbedingungen in verschiedenen Anwendungsbereichen.
Diese Arbeit analysiert umfassend eine große Anzahl relevanter Literatur im In- und Ausland, fasst den Kombinationsmechanismus von PAC und PAC zusammen und erstellt umfassende Statistiken zu verschiedenen empirischen Schlussfolgerungen in Verbindung mit der tatsächlichen Wirkung von PAC und PAM in verschiedenen Branchen, was eine wegweisende Bedeutung für die weitere Forschung in verwandten Bereichen hat.
1. Inländisches Anwendungsbeispiel für pac-pam
Die Vernetzungswirkung von PAC und PAM wird in allen Lebensbereichen genutzt, jedoch unterscheiden sich Dosierung und unterstützende Behandlungsmethoden je nach Arbeitsbedingungen und Behandlungsumgebung.
1.1 häusliches Abwasser und kommunaler Klärschlamm
Zhao Yueyang (2013) und andere untersuchten die Koagulationswirkung von PAM als Koagulationshilfsmittel für PAC und PAFC mittels eines Labortests. Die Ergebnisse zeigten, dass die Koagulationswirkung von PAC nach der PAM-Koagulation deutlich erhöht war.
Wang Mutong (2010) und andere untersuchten die Behandlungswirkung von PAC + PA auf häusliches Abwasser in einer Stadt und untersuchten die CSB-Entfernungseffizienz und andere Indikatoren mittels orthogonaler Experimente.
Lin Yingzi et al. (2014) untersuchten die verstärkende Koagulationswirkung von PAC und PAM auf Algen in einer Wasseraufbereitungsanlage. Yang Hongmei et al. (2017) untersuchten die Reinigungswirkung der kombinierten Anwendung auf Kimchi-Abwasser und kamen zu dem Schluss, dass der optimale pH-Wert bei 6 liegt.
Fu Peiqian et al. (2008) untersuchten die Wirkung eines Kompositflockungsmittels bei der Wiederverwendung von Wasser. Durch Messung der Entfernungseffizienz von Verunreinigungen wie Trübung, Gesamtphosphor (TP), chemischem Sauerstoffbedarf (CSB) und Phosphat in Wasserproben wurde festgestellt, dass das Kompositflockungsmittel eine gute Entfernungseffizienz für alle Arten von Verunreinigungen aufweist.
Cao Longtian (2012) und andere haben die Methode der Kompositflockung angewendet, um die Probleme der langsamen Reaktionsgeschwindigkeit, der leichten Flocken und der Schwierigkeit des Absinkens bei der Wasseraufbereitung in Nordostchina aufgrund der niedrigen Temperaturen im Winter zu lösen.
Liu Hao et al. (2015) untersuchten die Wirkung eines Kompositflockungsmittels auf die schwer sedimentierbare und trübungsreduzierende Suspension in häuslichem Abwasser und stellten fest, dass die Zugabe einer bestimmten Menge PAM-Flockungsmittel zusammen mit der Zugabe von PAM und PAC die endgültige Behandlungswirkung verbessern kann.
1.2 Abwässer aus der Druck- und Färbereiindustrie sowie Abwässer aus der Papierherstellung
Zhang Lanhe et al. (2015) untersuchten den koordinativen Effekt von Chitosan (CTS) und Koagulans bei der Behandlung von Abwasser aus der Papierherstellung und stellten fest, dass die Zugabe von Chitosan vorteilhafter sei.
Die Reduktionsraten von CSB und Trübung wurden um 13,2 % bzw. 5,9 % erhöht.
Xie Lin (2010) untersuchte die Wirkung der kombinierten Behandlung von Abwasser aus der Papierherstellung mit PAC und PAM.
Liu Zhiqiang (2013) und andere verwendeten selbst hergestelltes PAC und PAC-Kompositflockungsmittel in Kombination mit Ultraschall zur Behandlung von Abwässern aus Druckereien und Färbereien. Sie kamen zu dem Schluss, dass bei einem pH-Wert zwischen 11 und 13 die beste Behandlungswirkung erzielt wurde, wenn zunächst PAC zugegeben und 2 Minuten lang gerührt wurde, anschließend erneut PAC zugegeben und 3 Minuten lang gerührt wurde.
Zhou Danni (2016) und andere untersuchten die Behandlungswirkung von PAC + PAM auf häusliches Abwasser, verglichen die Behandlungswirkung von biologischem Beschleuniger und biologischem Gegenmittel und stellten fest, dass PAC + PAM bei der Entfernung von Öl besser war als die biologische Behandlungsmethode, aber bei der Toxizitätsbeeinträchtigung der Wasserqualität war PAC + PAM viel besser als die biologische Behandlungsmethode.
Wang Zhizhi et al. (2014) untersuchten die Behandlung von Abwasser aus der mittleren Stufe der Papierherstellung mittels Koagulation mit PAC und PAM. Bei einer PAC-Dosierung von 250 mg/L, einer PAM-Dosierung von 0,7 mg/L und einem nahezu neutralen pH-Wert wurde eine CSB-Reduktion von 68 % erreicht.
Zuo Weiyuan (2018) und andere untersuchten und verglichen die Wirkung einer Mischflockung mit Fe₃O₄, PAC und PAM. Die Tests ergaben, dass bei einem Mischungsverhältnis von 1:2:1 die beste Wirkung bei der Behandlung von Abwässern aus Druckereien und Färbereien erzielt wird.
LV Sining et al. (2010) untersuchten die Wirkung einer Kombination aus PAC und PAM auf die Abwasserreinigung mittlerer Stufe. Die Forschungsergebnisse zeigen, dass die Flockungswirkung des Präparats in saurem Milieu (pH 5) am besten ist. Bei einer PAC-Dosierung von 1200 mg/L und einer PAM-Dosierung von 120 mg/L wurde eine CSB-Entfernungsrate von über 60 % erzielt.
1.3 Abwässer aus der Kohlechemie und Raffinerieabwässer
Yang Lei et al. (2013) untersuchten die Koagulationswirkung von PAC + PAM bei der Abwasserbehandlung der Kohleindustrie, verglichen die Resttrübung bei verschiedenen Verhältnissen und gaben die angepasste Dosierung von PAM entsprechend der unterschiedlichen Anfangstrübung an.
Fang Xiaoling (2014) und andere verglichen die Koagulationswirkung von PAC + Chi und PAC + PAM auf Raffinerieabwasser. Sie kamen zu dem Schluss, dass PAC + Chi eine bessere Flockungswirkung und eine höhere CSB-Entfernungseffizienz aufwies. Die experimentellen Ergebnisse zeigten, dass die optimale Rührzeit 10 Minuten und der optimale pH-Wert 7 betrug.
Deng Lei et al. (2017) untersuchten die Flockungswirkung von PAC + PAM auf Bohrflüssigkeitsabwasser und erreichten eine CSB-Entfernungsrate von über 80 %.
Wu Jinhua et al. (2017) untersuchten die Behandlung von Abwässern aus der Kohlechemie mittels Koagulation. Die PAC-Konzentration betrug 2 g/L und die PAM-Konzentration 1 mg/L. Das Experiment ergab einen optimalen pH-Wert von 8.
Guo Jinling et al. (2009) untersuchten die Wirkung der Kompositflockung auf die Wasseraufbereitung und kamen zu dem Schluss, dass die beste Entfernungswirkung bei einer Dosierung von 24 mg/L PAC und 0,3 mg/L PAM erzielt wurde.
Lin Lu et al. (2015) untersuchten die Flockungswirkung einer Kombination aus Pac und Pam auf emulgiertes, ölhaltiges Abwasser unter verschiedenen Bedingungen und verglichen die Wirkung der einzelnen Flockungsmittel. Die Dosierung betrug: 30 mg/L Pac, 6 mg/L Pam, Umgebungstemperatur 40 °C, neutraler pH-Wert und eine Sedimentationszeit von über 30 Minuten. Unter optimalen Bedingungen wurde eine CSB-Entfernung von ca. 85 % erreicht.
2. Schlussfolgerung und Vorschläge
Die Kombination aus Polyaluminiumchlorid (PAC) und Polyacrylamid (PAM) findet in vielen Bereichen Anwendung. Sie birgt großes Potenzial für die Abwasser- und Klärschlammbehandlung, und ihr industrieller Nutzen muss weiter erforscht werden.
Der Kombinationsmechanismus von PAC und PAM beruht hauptsächlich auf der hervorragenden Duktilität der PAM-Makromolekülkette, die sich mit Al³⁺ in PAC und –O in PAM zu einer stabileren Netzwerkstruktur verbindet. Diese Netzwerkstruktur kann andere Verunreinigungen wie Feststoffpartikel und Öltröpfchen stabil einschließen und erzielt daher eine ausgezeichnete Reinigungswirkung bei Abwässern mit vielen verschiedenen Verunreinigungen, insbesondere bei gleichzeitigem Vorhandensein von Öl und Wasser.
Gleichzeitig weist die Kombination von PAC und PAM auch Nachteile auf. Der Wassergehalt des gebildeten Flockungsmaterials ist hoch, und seine stabile innere Struktur erfordert eine höhere Nachbehandlung. Daher steht die Weiterentwicklung der Kombination von PAC und PAM weiterhin vor Schwierigkeiten und Herausforderungen.
Veröffentlichungsdatum: 09.10.2021