聚丙烯酰胺PAM在强化絮凝沉淀中的应用1.docx

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聚丙烯酰胺PAM在强化絮凝沉淀中的应用1

聚丙烯酰胺（PAM）在强化絮凝沉淀中的应用

（1）

强化絮凝沉淀是近年来国内外城市污水深度处理研究的热点，在污水处理的研究中历时已久，由于投加絮凝剂运行费用较高，所以一直阻碍其在实践中的发展。

近年来，廉价、高效絮凝药剂的迅速涌现，使化学强化一级处理工艺的基建费用、运行费用都低于二级处理，且其总磷的去除率很高，在国外城市污水处理中已经开始应用。

由于它适应我国国情，在国内也得到了普遍的重视，并且已经取得了一定的研究成果。

关键词：

聚丙烯酰胺强化絮凝

1、强化絮凝反应原理

强化絮凝沉淀包括两个过程：

混合过程和絮凝反应过程。

（1）混合过程

混合是反应第一关，也是非常重的一关。

在这个过程中应使混凝剂水解产物迅速地扩散到水中的每一个细部，使所有胶体颗粒几乎在同一瞬间脱稳并凝聚，这样才能得到好的絮凝效果。

因为在混合过程中同时产生胶体颗粒脱稳与凝聚，可以把这个过程称为初级混凝过程。

但这个过程的主作用是混合，因此一般称为混合过程。

混合问题的实质是混凝剂水解产物在水中的扩散问题。

使水中胶体颗粒同时脱稳产生凝聚，是取得好的絮凝效果的先决条件，也是节省投药量的关键。

（2）絮凝反应过程

絮凝反应是强化絮凝沉淀过程中最重的工艺环节。

其作用原理是，通过高分子絮凝剂——聚丙烯酰胺（PAM）来吸附污水中的悬浮粒子，使高分子链互缠交联，形成架桥，从而使絮凝结构增大变粗，最后形成沉淀。

而在此过程中，PAM选择的正确与否关系到该工艺环节处理效果的好坏。

（3）无机药剂和有机高分子絮凝剂在强化絮凝沉淀中的复配使用

在强化絮凝沉淀中，为了降低药耗，节约成本，提高处理率，充分发挥不同絮凝剂间的协同作用，通过多次实验和在工程上的实际应用，无机絮凝剂与有机絮凝剂的复配使用能够达到较好的效果。

复配使用中，先加入带正电荷的无机絮凝剂，使污水中胶体脱稳，再加入带负电荷的阴离子型聚丙烯酰胺，使脱稳后的胶体颗粒通过架桥作用和网捕作用迅速长大。

由于有机高分子容易机械降解，所以复配使用对水力条件求较高。

搅拌均匀，速度慢。

2、高分子絮凝剂——聚丙烯酰胺（PAM）

（1）PAM合成工艺

PAM主原料为丙烯腈，它与水经一定比例混合，经水合、提纯、聚合、干燥等工艺可得到成品，合成工序如下：

（2）PAM的选择

通过多次实验和实际应用可以作出下列结论：

阴离子型PAM适用于浓度较高的带正电荷的无机悬浮物，以及悬浮粒子较粗（0.01-1mm），pH值为中性或碱性溶液。

阴离子型PAM适用于带负电荷、含有机物质的悬浮物。

非离子型PAM适用于有机、无机混合状态的悬浮物分离，溶液呈酸性或中性。

（3）影响PAM絮凝作用的主因素

1）絮凝剂的用量：

最佳的絮凝剂用量是絮凝剂全部被吸附在固相粒子表面上，且絮块的沉降速度达到最大值。

最佳用量随着絮凝剂的离子性质、分子量、悬浮液的pH值而变化，可用试验方法确定。

当絮凝剂超过最佳用量时，絮凝效果反而下降。

2）絮凝剂分子量对絮凝的影响：

絮凝剂分子量越大，絮凝效果越好。

但分子量太大，难于溶解且制造费用也高。

常用的分子量为300-1500万。

3）搅拌对絮凝的影响：

搅拌可使絮凝剂均匀的分散到悬浮液中，达到高效絮凝。

但搅拌过于剧烈，会使形成的絮块碎裂，因而絮凝剂的消耗量增加，而絮凝效果相对讲是降低了。

所以在絮凝处理时只能进行适当的搅拌，搅拌机转速一般应控制在50-250r/min。

3、实例分析

下表为某城市污水处理厂同一进水下的自然沉降、复合作用、单独作用对照的试验结果。

投加药剂

及加药量

分析项目

CODcr（mg/L）

BOD5（mg/L）

TP（mg/L）

浊度

原水

317.0

56.4

4.4

170

自然沉降

出水

181.2

27.8

2.1

51.8

去除率

42.8%

50.7%

52.3%

69.5%

聚铁200mg/L

出水

88.5

12.1

0.5

9.8

去除率

73.0%

78.5%

88.6%

94.2%

聚铝200mg/L

出水

80.5

12.1

0.7

摘强化絮凝沉淀是近年来国内外城市污水深度处理研究的热点，在污水处理的研究中历时已久，由于投加絮凝剂

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8.4

去除率

74.6%

78.5%

84.1%

95.1%

硫酸铝50mg/L

PAM1mg/L

出水

100.6

13.8

0.7

5.0

去除率

68.3%

75.5%

84.1%

97.1%

硫酸铝100mg/LPAM0.5mg/L

出水

88.1

11.8

0.6

4.0

去除率

72.2%

79.1%

86.4%

97.6%

硫酸铝50mg/LPAM0.5mg/L

出水

57.9

14.5

0.7

5.0

去除率

81.7%

74.3%

84.1%

97.1%

聚铝铁50mg/LPAM0.5mg/L

出水

42.8

11.6

0.6

2.9

去除率

86.5%

79.4%

86.4%

98.3%

注：

水温为27℃，pH值为7.2，Cl-离子浓度为2327.6mg/L。

从对该污水厂的试验中可以看出：

（1）从试验现象上看，复配使用所产生的絮体比单独投加无机絮凝剂产生的絮体结实紧密，絮体形成速度和沉降速度快。

（2）试验数据表明，复配使用可大大减少投药量，且去除率明显提高。

以硫酸铝50mg/LPAM0.5mg/L的投药量，可以去除CODcr、BOD5、TP和浊度分别达到81.7%、74.3%、84.1%和97.1%，出水指标大大低于二级生化处理排放标准。

（3）出水总磷含量低于1.0mg/L的国际标准，不会造成富营养化的问题，避免造成象赤潮那样的藻类的繁生问题。

这是由于Al3和Fe3可与PO43-反应生成AlPO4和FePO4沉淀。

（4）投加铁盐和铝盐，处理效果差别不是很大，但投加铁盐后，出水色度偏高，所以铁盐的应用将受到很大的限制。

但铁盐除磷效果略好一些。

（5）投加聚合铝铁PAM的去除率比投加硫酸铝PAM的去除率略高一些，但聚合铝铁、聚合氯化铝等的价格是硫酸铝的2-3倍，所以，硫酸铝PAM是该厂絮凝强化沉淀中的首选药剂。

4、PAM在其他工艺中的应用

PAM除用于污水的强化絮凝，大部分用于污泥脱水。

通过絮凝作用使PAM在污泥的单独颗粒间发生架桥，使聚合物链段吸附在不同的颗粒上，促进颗粒的聚集，达到泥水分离的效果。

污泥脱水必须与脱水设备的配合使用，常见的脱水设备有离心机，带式压滤机和板框压滤机三种。

不同设备对药剂的求是不同的。

比如，离心机在脱水过程中会对絮团产生极强的剪切作用，所以求絮凝剂的抗剪切性能好。

另外，聚丙烯酰胺在石油开采、造纸行业以及采矿、冶金、煤炭、高吸水性树脂、粘合剂、皮革复鞣剂等其他工业中都拥有广阔的应用。