水処理用アニオン性ポリアクリルアミド凝集剤ガイド

アニオン性ポリアクリルアミド凝集剤が水処理に重要な理由

実際のプラントでは、「さらなる化学反応」だけで安定した清澄が達成されることはほとんどありません。安定した清澄は、実際の水力条件やせん断条件下で沈降、浮遊、または濾過するのに十分な強度のフロックを構築することで実現されます。アニオン性ポリアクリルアミド (APAM) のメーカーおよびサプライヤーである当社は、飲料水の前処理、産業廃水、汚泥脱水においても同じパターンを確認しています。ポリマーのグレードと供給方法が水に適合すると、分離が改善され、下流の負荷がより予測可能になります。

水処理用のアニオン性ポリアクリルアミド凝集剤は、特に無機凝集剤 (ミョウバン、第二鉄塩、PAC など) によってコロイドが不安定になった後、懸濁物質の効率的な架橋、沈降の改善、または濾過性の改善が必要な場合に最もよく選択されます。実際、APAM は一般的に次の用途に適用されます。

• 微粒子が沈降しにくい清澄（濁度の低減）
• より迅速な固液分離が必要な浮遊物質 (SS) を多く含む産業廃水
• ケーキの乾燥と濾液の透明度を改善する必要があるスラッジの濃縮と脱水
• 沈降速度とオーバーフローの透明度がスループットを高める採掘および鉱物処理ストリーム (尾鉱/洗浄鉱石)

核となる価値は、「1 つのポリマーですべてに適合する」ということではなく、選択と投与に対する制御されたアプローチです。このガイドの残りの部分では、パフォーマンスが偶発的ではなく再現可能となるように、お客様が APAM を選択して実行できるように支援する方法に焦点を当てます。

APAM凝集が実際にどのように機能するか

通常、ブリッジングが主な要因です

ほとんどの水処理トレインでは、APAM は主にポリマー架橋を通じて機能します。つまり、長い鎖が粒子表面に吸着し、複数の粒子を結合して、より大きく沈降しやすいフロックを形成します。これが、分子量とポリマーの水和方法が「アニオン」ラベルと同じくらい重要である理由です。

電荷効果は水と凝固剤のステップに依存します

アニオン電荷は、APAM が凝固中に生成される、または特定の固体上に存在する正電荷部位と相互作用するのに役立ちます。多くの清澄機では、最良の結果は 2 段階の概念から得られます。(1) 凝固剤が不安定化してマイクロフロックを形成し、次に (2) APAM がそれらのマイクロフロックを効率的に分離する堅牢なフロックに成長させます。

制御の観点からは、APAM のパフォーマンスを次の 3 つの変数間のバランスとして扱う必要があります。

• ポリマーの特性 (分子量、電荷密度、形状)
• 水化学 (pH、塩分、温度、有機負荷、SS)
• プロセス条件 (混合エネルギー、線量点、保持時間、せん断)

これらのいずれかが一致しない場合 (たとえば、供給点でポリマーを過剰に剪断する場合)、たとえ紙上で「正しい」グレードが選択されていたとしても、凝集強度が失われる可能性があります。

適切なアニオン性ポリアクリルアミド凝集剤の選択

お客様から APAM グレードの推奨を求められると、まず目標の結果 (沈降速度、オーバーフローの透明度、脱水ケーキの乾燥度、濾液の透明度) を水のプロファイル (SS、粒子の種類、pH、温度、塩分、凝固剤の使用の有無) にマッピングします。次に、3 つの実用的な「ノブ」を使用してオプションを絞り込みます。

パウダーとエマルジョン: 実際的な決定

粉末とエマルジョンはどちらも、正しく調製すれば優れた結果をもたらします。多くの顧客は、保管と輸送の効率が重要であり、信頼性の高いメイクダウン システムがすでにある場合に粉末を好みます。より迅速な起動とより簡単な連続投与のためにエマルジョンを好む人もいます。当社の生産ポートフォリオでは、複数の電荷レベルと分子量にわたる両方の形態を供給しています。私たちが提供する形式を確認したい場合は、以下を参照してください。 アニオン性ポリアクリルアミドパウダーのページ そして アニオン性ポリアクリルアミドエマルジョンのページ .

ベンチマークとして、当社の APAM エマルション シリーズは、幅広い分子量範囲をカバーしています (通常、 600万～2500万 ）安定した固形分含有量（多くの場合、 ≥33% )、コンパクトな化学薬品の設置面積が望ましい場合に、廃水システムでの効率的な投与をサポートします。

瓶のテストと投与量: 私たちが推奨するワークフロー

APAM 投与量は、単一の水パラメータから確実に「推測」することはできません。安定した動作点への最速の方法は、凝固/凝集シーケンスとせん断を模倣するジャー テストです。通常、最良のグレードと最適な線量枠の両方を特定する、短く構造化された検査をお勧めします。

単純なjarテストシーケンス

1. 新しいポリマー溶液を次の温度で準備します。 0.05～0.2% (w/w) なので、希釈誤差が結果を左右することはありません。
2. 無機凝集剤を使用する場合は、最初に無機凝集剤を添加し、30 ～ 60 秒間急速に混合してマイクロフロックを形成します。
3. APAM をビーカー全体に異なる用量 (たとえば、低から高の勾配) で追加します。
4. 2 ～ 5 分間穏やかに混合して、フロックを壊さずに成長させます。
5. 混合を停止し、フロックのサイズ、沈降速度、上澄みの透明度、およびフロックの強度を観察します。
6. 単一点だけでなく、最適な「投与量ウィンドウ」を選択し、実際の供給点と流量で検証します。

実際のファーストパスとして機能する開始用量範囲

サイトごとに異なりますが、お客様が最初のテスト計画を必要とする場合、私たちは多くの場合、次の範囲から開始して、jar テストを通じて調整します。

• 凝固後の清澄化: 0.1～1.0mg/L 活性ポリマーとして
• 高SS産業排水： 0.5～5.0mg/L 活性ポリマーとして
• 脱水のための汚泥調整: 1～10g/kg スクリーニング範囲としての乾燥固体 (ケーキ/濾液の目標に基づいて最適化)

キーポイント: 過剰摂取は過少摂取と同じくらい有害になる可能性があります。過剰なポリマーは、「脂っこい」または再安定化されたフロックを生成し、沈降が不十分になり、下流の濾過を汚す可能性があります。

準備と食事: 一般的なパフォーマンスの低下を回避する方法

トラブルシューティングの電話では、ポリマー グレードは許容範囲内であることがよくわかりますが、メイクダウンとフィードによってそれが損なわれています。以下の実践はフロックの品質を一貫して保護するため、私たちが重視しているものです。

パウダーメイクダウン (よく運営されている現場で期待されるもの)

• フィッシュアイや水分不足を防ぐため、きれいな希釈水（濁度の低い水）を使用してください。
• 安定した渦に粉末をゆっくりと供給します。バッグをタンクに直接投棄しないでください。
• 完全に水分補給するのに十分な時間混ぜてください。多くのシステムでは、 45～60分 が現実的な開始目標です。
• 水和後の過度のせん断を避けてください。高 RPM で隙間の狭いポンプはポリマー鎖を切断し、ブリッジングを減少させる可能性があります。

エマルジョン供給（反転と安定性重視）

エマルジョンは調製時間を短縮できるため人気がありますが、それでも適切な転化と希釈の制御が必要です。最も信頼性の高いセットアップでは、ポリマーが一貫して活性化するように希釈率と混合エネルギーを制御する専用のポリマーメイクダウンユニットを使用します。

投与点と混合: 多くのシステムがパフォーマンスを低下させる箇所

• プロセスで特に早期の添加が必要な場合を除き、凝固後および強力な急速混合ゾーンの後に投与します。
• ポリマー溶液を迅速に分散させ、その後穏やかな混合に移行してフロックを成長させます。
• 温度が低い場合は、溶解が遅くなり反応速度も遅くなることが予想されます。より長い水和時間を計画し、瓶テストで確認してください。

トラブルシューティング: 症状、考えられる原因、および是正措置

APAM のパフォーマンスが「突然低下」する場合、その原因は通常、運用上にあります。フロックの外観、沈降挙動、pH、温度、上流の化学反応の変化を観察することで診断します。これらは私たちが確認する最も一般的な問題であり、現場で有効な修正手順があります。

フロックの形成が不十分（小さなフロック、濁ったオーバーフロー）

• 考えられる原因: 用量不足、間違った電荷レベル、不十分な凝固、不十分な穏やかな混合時間
• 是正措置: 一連のクイックジャーテストを実行し、凝固剤の投与量/pHを確認し、狭いウィンドウ内でポリマーの投与量を調整します

過剰投与（粘着性のフロック、遅い沈降、「ぬるぬるした」濾過）

• 考えられる原因: ポリマーの投与量が最適範囲を超えており、分散が不十分で局所的な過剰投与につながる
• 是正措置: 投与量を徐々に減らし、希釈と注射クイルの配置を改善し、変更後の凝集強度を確認します

pH ドリフトと化学的変動

多くの水処理システムでは、凝集効率は中性条件付近でピークに達することがよくあります。 pHが大きく変化すると、粒子の表面電荷と凝固剤の種分化が変化し、「最高の」ポリマーグレードが最高ではなくなる可能性があります。 pH が不安定な場合は、まず pH を安定させてから、ポリマーの投与量を再テストすることをお勧めします。多くのプラントでは、近くの稼働地域をターゲットとしています。 pH ~7 特定のプロセスで別の指示がない限り、これが実際的な開始点となります。

せん断損傷（フロックが形成され、その後壊れて回復しない）

ポンプまたは高エネルギーゾーンの後にフロックが壊れ、再形成できない場合は、ポリマー鎖が切断されている可能性があります (または、フロック構造に対してプロセスせん断が高すぎるだけです)。通常、線量点をより低いせん断位置に変更し、分散を改善するために希釈水を増やし、フロックの弾性が向上するように設計されたグレードを選択することで結果を改善します。

APAM グレードを自信を持って推奨するために必要なこと

水処理ラインにアニオン性ポリアクリルアミド凝集剤を推奨してほしい場合、最も早い方法は、操作の詳細をいくつか共有することです。これらを使用して、最終グレードをリスト化し、瓶テスト マトリックスを提案し、お客様の機器に適した実践的な給餌ガイダンスを提供できます。

• 水の種類と目標 (清澄、濃縮、脱水) と目標指標 (オーバーフロー NTU、ケーキの乾燥度、濾液の透明度)
• 一般的な SS 範囲、pH 範囲、温度範囲、および主要な汚染物質 (オイル/グリース、金属イオン、高塩分)
• 現在の凝固剤と投与量（使用されている場合）、さらにポリマーが注入される場所とどのような混合装置が設置されているか
• 解消したい症状（沈降の遅さ、ピン詰まり、スラッジの浮き、フィルターの目詰まり）

当社は APAM を粉末およびエマルション形式で製造し、自治体および産業用途にわたる選択を定期的にサポートしています。当社が提供する製品形式に関する参考情報については、次のサイトをご覧ください。 アニオン性ポリアクリルアミドパウダーのページ そして アニオン性ポリアクリルアミドエマルジョンのページ 。通常、最もコスト効率の高い結果は、適切なグレードと適切な供給方法を組み合わせることで得られます。両方を一緒に最適化する必要があります。