聚丙烯酰胺PAM在强化絮凝沉淀中的应用

聚丙烯酰胺（PAM）在强化絮凝沉淀中的应用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，也是非常重要的一关。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。但这个过程的主要作用是混合，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要的工艺环节。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要求较高。搅拌要均匀，速度要慢。2、高分子絮凝剂——聚丙烯酰胺（PAM）（1）PAM合成工艺PAM主要原料为丙烯腈，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絮凝作用的主要因素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317.056.44.4170自然沉降出水181.227.82.151.8去除率42.8%50.7%52.3%69.5%聚铁200mg/L出水88.512.10.59.8去除率73.0%78.5%88.6%94.2%聚铝200mg/L出水80.512.10.78.4去除率74.6%78.5%84.1%95.1%硫酸铝50mg/L+PAM1mg/L出水100.613.80.75.0去除率68.3%75.5%84.1%97.1%硫酸铝100mg/L+PAM0.5mg/L出水88.111.80.64.0去除率72.2%79.1%86.4%97.6%硫酸铝50mg/L+PAM0.5mg/L出水57.914.50.75.0去除率81.7%74.3%84.1%97.1%聚铝铁50mg/L+PAM0.5mg/L出水42.811.60.62.9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/L+PAM0.5mg/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。不同设备对药剂的要求是不同的。比如，离心机在脱水过程中会对絮团产生极强的剪切作用，所以要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。