鼎城区聚合氯化铝和聚丙烯酰胺在污水处理中的作用原理及使用方法和效果

总结概览

简单来说，PAC 和 PAM 是污水处理中常用的“黄金搭档”，它们通常在絮凝沉淀环节协同使用。

PAC 扮演 “混凝剂” 的角色，它的主要作用是压缩双电层，让水中微小的悬浮颗粒和胶体脱稳，初步凝聚成细小的矾花。

PAM 扮演 “絮凝剂” 的角色，它的主要作用是吸附架桥，将PAC形成的细小矾花快速拉扯、缠绕在一起，形成更大、更密实的絮团，从而加速沉降。

它们的关系可以比喻为：PAC是“胶水”，能把散沙初步粘成小土块；PAM是“网兜”，能把无数小土块兜在一起，变成一个容易搬运的大土块。

一、聚合氯化铝 (PAC)

1. 作用原理

PAC是一种无机高分子混凝剂，其混凝原理主要基于以下三点：

电中和作用： PAC在水中水解后，会产生大量带正电荷的络合离子（如[Al(OH)₂]⁺、[Al₈(OH)₂₀]⁴⁺等）。而污水中大部分胶体颗粒（如泥土、有机物胶体）通常带负电荷。由于同性相斥，这些颗粒能稳定地悬浮在水中。PAC的正电荷离子能有效中和胶体的负电荷，压缩其“双电层”，使其失去稳定性，从而相互碰撞、聚集。

吸附架桥作用： PAC水解生成的氢氧化铝胶体Al(OH)3 是一种巨大的网状结构，具有巨大的比表面积和强烈的吸附能力。它能像架桥一样，将脱稳后的胶体颗粒和悬浮物连接在一起，形成细小的“矾花”。

沉淀物网捕作用： 在适宜的pH值下，PAC会生成大量的氢氧化铝沉淀，这些沉淀物在下沉过程中会像一张大网一样，网罗和卷扫水中的悬浮颗粒，共同沉降。

2. 使用方法

配制溶液： 固体PAC需要先溶解成液体。通常配制成5%-10%的溶液（即1升水中加入50-100克固体PAC）。溶解时应在搅拌下缓慢投加，以免结块。

投加点： 通常在污水处理的“混凝反应池”或“快速搅拌区”投加。

混合反应： 投加后需要快速、剧烈的搅拌（约1-3分钟），使PAC与污水充分混合，完成电中和与初步凝聚。

剂量控制： 最佳投加量需要通过烧杯实验确定，一般在50-200 mg/L之间。过量投加会导致胶体再稳，反而效果变差。

3. 处理效果

有效去除： 水中大部分悬浮物（SS）、胶体物质、部分溶解性有机物和色度。

降低指标： 出水浊度、化学需氧量（COD）、总磷（TP，通过形成磷酸铝沉淀）。

形成： 细小、松散的矾花。

二、聚丙烯酰胺 (PAM)

1. 作用原理

PAM是一种有机高分子絮凝剂，其核心原理是长链高分子结构的吸附架桥作用。

吸附架桥： PAM分子链非常长（分子量高达数百万至数千万），链上带有许多活性官能团（如酰胺基 -CONH₂，或离子基团）。这些长链分子可以像“绳索”一样，一端吸附在一个矾花颗粒上，另一端则伸展到水中吸附另一个矾花颗粒，从而在多个颗粒之间架桥，形成巨大的、密实的絮团。

电性作用： 根据其离子类型，作用略有不同：

阳离子型PAM： 除了架桥，还兼有电中和作用，特别适用于带负电荷的有机胶体（如污泥、有机物），是污泥脱水最常用的类型。

阴离子型PAM： 主要通过长链架桥，通常与PAC等无机混凝剂配合使用，用于中和后带微弱正电荷的矾花。

非离子型PAM： 在酸性或中性条件下效果较好，抗盐性好。

2. 使用方法

类型选择： 这是关键！

无机物悬浮物（如泥沙、矿石尾水）：常用阴离子PAM。

有机污泥（城市污水、食品加工废水）的浓缩与脱水：常用阳离子PAM。

酸性或高盐度废水：可考虑非离子PAM。

配制溶液： 浓度通常为0.1%-0.3%，溶解过程需要更长时间（40-60分钟）和温和的搅拌，避免剧烈的剪切力打断其分子长链。必须使用“熟化罐”让其充分溶解。

投加点： 在PAC之后，在“絮凝反应池”或“慢速搅拌区”投加。此时水流应为慢速搅拌（营造层流状态），以利于絮团长大而不被打碎。

剂量控制： 投加量很少，通常为1-5 mg/L，同样需要通过烧杯实验确定。

3. 处理效果

显著加速 PAC形成的矾花沉降速度。

形成 大而密实、易于分离的絮团。

提高 污泥脱水效率和泥饼含固率。

改善 出水清澈度。

三、协同使用流程与注意事项

典型工艺流程：

原水 → (调节pH) → 投加PAC → 快速搅拌 → 投加PAM → 慢速搅拌 → 沉淀 → 上清液排放/污泥处理

关键注意事项：

投加顺序绝对不能错： 必须是 “先PAC，后PAM”。如果先加PAM，PAM会直接吸附在单个胶体颗粒上，由于其强大的架桥作用，可能包裹住颗粒，反而阻碍了PAC的电中和作用，导致效果变差甚至失效。

pH值影响： PAC的最佳作用pH范围是6.5-8.0。pH过低或过高都会影响其水解形态和混凝效果。必要时需用酸或碱调节pH。

PAM的完全溶解： PAM配制不充分，有“鱼眼”（未溶解的胶团）会极大浪费药剂并影响效果。

搅拌强度： 投加PAC后需要快速搅拌（G值高） 以实现瞬间均匀混合；投加PAM后需要慢速搅拌（G值低） 以保护絮体成长。

实验确定最佳条件： 不同水质差异巨大，烧杯实验是确定PAC/PAM类型、投加量、pH值和投加点最经济有效的方法。

安全与环保： PAM单体（丙烯酰胺）有神经毒性，应选择高品质、低单体残留的产品。处理后的污泥需妥善处置。

总结效果

通过PAC和PAM的协同作用，污水处理系统能够：

高效 去除悬浮物和胶体，浊度去除率可达90%以上。

显著 降低COD和总磷，是达标排放的关键步骤。

大幅 提高固液分离效率，减少沉淀池面积和停留时间。

为后续 的生化处理或深度处理创造良好条件，并极大改善污泥的脱水性能。

希望这份详细的解释能帮助您全面理解这两种药剂在污水处理中的应用。