폐수 처리용 양이온성 폴리아크릴아미드 에멀젼

슬러지의 특성에 따라 공중합 폴리아크릴아미드(팸)의 분자량을 선택하는 핵심 논리는 슬러지 입자의 분산성, 결합수 비율, 표면 특성 및 점도를 일치시키는 것입니다. 폐수에서 폴리아크릴아미드 PAM의 가교 능력(으아아아)과 용액 점도(으아아아)를 균형 있게 조절함으로써, 효율적인 응집 및 탈수를 달성할 수 있습니다. 

1. 슬러지 농도(봄 여름 시즌, 정지된 단단한 콘텐츠) 슬러지 농도는 입자 간 거리와 혼합의 어려움을 직접적으로 결정하며 분자량을 선택하는 주요 기준입니다. 

저농도 슬러지

특징: 입자가 희박하고 고도로 분산되어 있으며, 입자 간 거리가 깁니다. 분산된 입자들을 플록으로 연결하기 위해서는 긴 분자 사슬이 필요합니다. 

폴리아크릴아미드 폴리머 에멀젼의 적합한 분자량: 고분자량(1800만~2500만). 

이유: 장쇄 공중합 폴리아크릴아미드는 더 먼 거리에 걸쳐 여러 입자를 흡착하여 크고 밀집된 응집물(입자 크기 1-3mm)을 형성하여 침전이나 탈수를 가속화합니다. 

중농도 슬러지(1% ≤ 봄 여름 시즌 ≤ 5%, 도시 혼합 슬러지 등) 

특성: 입자 밀도는 중간 정도이며, 분산된 입자와 소수의 천연 응집체를 가지고 있습니다. 가교성과 용액 유동성의 균형을 맞춰야 합니다. 공중합 폴리아크릴아미드의 적합한 분자량: 중간 분자량(1,200만~1,800만)

이유: 중간 길이의 사슬은 입자 연결과 균일한 혼합을 모두 고려하여, 고분자량 공중합 폴리아크릴아미드의 높은 점도로 인한 국소 플록(플록 내부에 물이 갇힘)이나 폐수 처리 시 저분자량 폴리아크릴아미드 PAM의 불충분한 가교 형성을 방지할 수 있습니다. 도시 슬러지(봄 여름 시즌 = 3%)의 경우, 분자량 1,500만 공중합 폴리아크릴아미드를 사용하면 필터 케이크의 수분 함량이 분자량 2,000만 PAM보다 3~5% 낮습니다. 

고농도 슬러지(봄 여름 시즌 쉬쉬 5%, 화학 슬러지, 제지 슬러지 등)

특성: 입자가 조밀하고 점성이 매우 높으며(페이스트와 유사), 공중합 폴리아크릴아미드는 내부로 침투하기 어려워 표면에 "쉘 층을 쉽게 형성합니다(바깥층만 응집되고 내부 물은 분리되지 않음). 

공중합 폴리아크릴아미드의 적합한 분자량: 저분자량(800만~1200만). 

이유: 단쇄 공중합 폴리아크릴아미드는 점도가 낮아(동일 농도에서 800만 분자량 공중합 폴리아크릴아미드의 점도는 2000만 분자량 PAM의 1/3에 불과함) 슬러지 내부로 빠르게 침투하여 입자를 균일하게 흡착하고 표면 폐쇄를 방지할 수 있습니다. 특정 제지 슬러지(봄 여름 시즌 = 6%)의 경우, 분자량 1000만 PAM을 사용하면 1800만 분자량 폴리아크릴아미드 폴리머 에멀젼에 비해 용해 시간이 50% 단축되고 탈수 효율이 20% 향상됩니다. 

2. 유기물 함량(VS/티에스 비율) 

유기물 함량은 슬러지 내 생물학적 응집물(예: 주당순이익(EPS))의 비율을 반영하며, 입자의 표면 특성과 결합수의 비율에 직접적인 영향을 미칩니다. 

유기물 함량이 높은 슬러지(VS/티에스 쉬쉬 60%, 활성 슬러지 과잉, 생활 슬러지 등)

특징: 세포외 고분자(주당순이익(EPS))를 다량 함유하고 있으며, 입자가 미세(입자 크기 < 50μm), 결합수 함량이 높음(쉬쉬 30%), 표면에 강한 음전하가 있으며, 분산이 용이함. 

폴리아크릴아미드 폴리머 에멀젼의 적합한 분자량: 중간 정도의 높은 분자량(1500만~2200만).

이유: EPS에 의해 형성된 "콜로이드 장벽"는 침투하기 위해 장쇄 폴리아크릴아미드 폴리머 에멀젼을 필요로 합니다. 더 강한 가교 결합력을 통해 콜로이드 안정성이 깨지고, 미세 입자는 전단 저항성 플록으로 응집됩니다. 예를 들어, 도시 잉여 슬러지(VS/티에스 = 70%)의 경우, 분자량 1,800만(이온 함량 30%)의 양이온성 액체 응집제를 사용하고 PAC로 처리하면 원심 탈수 후 상층액의 SS가 200mg/L에서 80mg/L로 감소합니다.

유기물 함량이 낮은 슬러지(VS/티에스 < 40%, 무기 슬러지, 침전조 슬러지 등)

특징: 주로 무기 입자(모래, 토양, 광물)로 구성되어 있으며, 입자가 거칠고(입자 크기 쉬쉬 100μm), 결합수가 적고, 표면 전하가 약하며, 자연적으로 침전되기 쉽습니다. 

양이온성 액체 응집제의 적합한 분자량: 낮은 중간 분자량(800만~1500만).

이유: 입자 자체가 응집되기 쉽고, 지나치게 긴 분자 사슬을 필요로 하지 않습니다. 저중분자량 양이온성 액체 응집제의 짧은 사슬은 효과적인 결합을 달성할 수 있으며, 낮은 점도 특성은 여과포 막힘을 방지합니다. 특정 광산 슬러지(VS/티에스 = 30%)의 경우, 분자량 1천만의 음이온성 액체 응집제를 사용하면 폐수 처리 시 분자량 1천8백만의 폴리아크릴아미드 PAM보다 가압 여과 속도가 25% 더 빠릅니다. 

3. 입자 크기와 비표면적 입자가 미세할수록, 비표면적이 클수록 입자를 덮고 연결하는 데 필요한 분자 사슬이 더 길어집니다.

미세입자 슬러지(입자 크기 < 50μm, 생화학 슬러지, 인쇄 및 염색 슬러지 등)

특징: 비표면적이 크고(쉬쉬 1000 센티미터²/g) 표면 에너지가 높으며, 물 분자를 쉽게 흡착하여 안정한 콜로이드를 형성합니다. 이러한 안정성을 깨기 위해서는 강한 가교력이 필요합니다. 

폴리아크릴아미드 폴리머 에멀젼의 적합한 분자량: 중간 정도의 높은 분자량(1500만~2000만). 

 조립입자 슬러지(입자 크기 쉬쉬 100μm, 예: 침전조 슬러지, 제강 슬러지)

특성: 비표면적이 작고(< 500 cm²/g) 입자가 쉽게 충돌하고 응집되며 브리징 사슬 길이에 대한 요구가 낮습니다.

폴리아크릴아미드 폴리머 에멀젼의 적합한 분자량: 저-중 분자량(800만-1500만). 

4. pH 값과 이온 환경 

슬러지의 pH 값과 이온 강도는 폴리아크릴아미드 폴리머 에멀젼의 용해, 전하 안정성 및 흡착 능력에 영향을 미치며, 간접적으로 분자량 선택에 영향을 미칩니다. 

강산성 슬러지(pH < 4, 화학적 피클링 슬러지 등)

특징: H⁺ 농도가 높아 음이온 PAM의 가수분해(분자 사슬 파손)가 일어날 수 있으며, 양이온성 액체 응집제는 산성 환경에서 더욱 안정적입니다.

폴리아크릴아미드 폴리머 에멀젼의 적합한 분자량: 중간 분자량(1200만~1600만)(산성 환경에서 고분자량 양이온성 액체 응집제의 사슬 파손 및 파손을 방지하기 위함). 

이유: 중간 길이의 사슬은 산성 환경에서 더욱 안정적이며 동시에 기본적인 브리징 요구 사항을 충족할 수 있습니다. 

강알칼리성 슬러지(pH 쉬쉬 10, 석회 처리 슬러지 등)

특성: 오⁻는 슬러지 입자(예: 석회에 의해 형성된 칼슘(오)₂ 입자)의 강성을 강화하고, 폐수 처리에는 분산된 강성 입자를 연결하기 위해 긴 사슬 폴리아크릴아마이드 PAM이 필요합니다. 

적합한 분자량: 고분자량(2000만~2500만). 

고염 슬러지(담수화 슬러지, 산세 폐수 슬러지 등)

특성: 높은 이온 강도는 이중 전기층을 압축하고, 입자는 쉽게 응집되지만 응집물은 느슨하며, 응집물 강도를 높이기 위해 적절한 사슬 길이가 필요합니다. 

양이온성 액체 응집제의 적합한 분자량: 중간 분자량(1200만~1800만)(염석으로 인해 고분자량 양이온성 액체 응집제의 점도가 비정상적으로 증가하는 것을 방지하기 위함).

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