聚丙烯酰胺AM在強化絮凝沉淀中的應用

聚丙烯酰胺（PAM）在強化絮凝沉淀中的應用

摘要：強化絮凝沉淀是近年來國內(nèi)外城市污水深度處理研究的熱點，在污水處理的研究中歷時已久，由于投加絮凝劑運行費用較高，所以一直阻礙其在實踐中的發(fā)展。近年來，廉價、高效絮凝藥劑的迅速涌現(xiàn)，使化學強化一級處理工藝的基建費用、運行費用都低于二級處理，且其總磷的去除率很高，在國外城市污水處理中已經(jīng)開始應用。由于它適應我國國情，在國內(nèi)也得到了普遍的重視，并且已經(jīng)取得了一定的研究成果。

關(guān)鍵字：聚丙烯酰胺強化絮凝1、強化絮凝反應原理強化絮凝沉淀包括兩個過程：混合過程和絮凝反應過程。（1）混合過程混合是反應第一關(guān)，也是非常重要的一關(guān)。在這個過程中應使混凝劑水解產(chǎn)物迅速地擴散到水中的每一個細部，使所有膠體顆粒幾乎在同一瞬間脫穩(wěn)并凝聚，這樣才能得到好的絮凝效果。因為在混合過程中同時產(chǎn)生膠體顆粒脫穩(wěn)與凝聚，可以把這個過程稱為初級混凝過程。但這個過程的主要作用是混合，因此一般稱為混合過程。混合問題的實質(zhì)是混凝劑水解產(chǎn)物在水中的擴散問題。使水中膠體顆粒同時脫穩(wěn)產(chǎn)生凝聚，是取得好的絮凝效果的先決條件，也是節(jié)省投藥量的關(guān)鍵。（2）絮凝反應過程絮凝反應是強化絮凝沉淀過程中最重要的工藝環(huán)節(jié)。其作用原理是，通過高分子絮凝劑——聚丙烯酰胺（PAM）來吸附污水中的懸浮粒子，使高分子鏈互纏交聯(lián)，形成架橋，從而使絮凝結(jié)構(gòu)增大變粗，最后形成沉淀。而在此過程中，PAM選擇的正確與否關(guān)系到該工藝環(huán)節(jié)處理效果的好壞。（3）無機藥劑和有機高分子絮凝劑在強化絮凝沉淀中的復配使用在強化絮凝沉淀中，為了降低藥耗，節(jié)約成本，提高處理率，充分發(fā)揮不同絮凝劑間的協(xié)同作用，通過多次實驗和在工程上的實際應用，無機絮凝劑與有機絮凝劑的復配使用能夠達到較好的效果。復配使用中，先加入帶正電荷的無機絮凝劑，使污水中膠體脫穩(wěn)，再加入帶負電荷的陰離子型聚丙烯酰胺，使脫穩(wěn)后的膠體顆粒通過架橋作用和網(wǎng)捕作用迅速長大。由于有機高分子容易機械降解，所以復配使用對水力條件要求較高。攪拌要均勻，速度要慢。2、高分子絮凝劑——聚丙烯酰胺（PAM）（1）PAM合成工藝PAM主要原料為丙烯腈，它與水經(jīng)一定比例混合，經(jīng)水合、提純、聚合、干燥等工藝可得到成品，合成工序如下：（2）PAM的選擇通過多次實驗和實際應用可以作出下列結(jié)論：陰離子型PAM適用于濃度較高的帶正電荷的無機懸浮物，以及懸浮粒子較粗（0.01-1mm），pH值為中性或堿性溶液。陰離子型PAM適用于帶負電荷、含有機物質(zhì)的懸浮物。非離子型PAM適用于有機、無機混合狀態(tài)的懸浮物分離，溶液呈酸性或中性。（3）影響PAM絮凝作用的主要因素1）絮凝劑的用量：最佳的絮凝劑用量是絮凝劑全部被吸附在固相粒子表面上，且絮塊的沉降速度達到最大值。最佳用量隨著絮凝劑的離子性質(zhì)、分子量、懸浮液的pH值而變化，可用試驗方法確定。當絮凝劑超過最佳用量時，絮凝效果反而下降。2）絮凝劑分子量對絮凝的影響：絮凝劑分子量越大，絮凝效果越好。但分子量太大，難于溶解且制造費用也高。常用的分子量為300-1500萬。3）攪拌對絮凝的影響：攪拌可使絮凝劑均勻的分散到懸浮液中，達到高效絮凝。但攪拌過于劇烈，會使形成的絮塊碎裂，因而絮凝劑的消耗量增加，而絮凝效果相對講是降低了。所以在絮凝處理時只能進行適當?shù)臄嚢?，攪拌機轉(zhuǎn)速一般應控制在50-250r/min。3、實例分析下表為某城市污水處理廠同一進水下的自然沉降、復合作用、單獨作用對照的試驗結(jié)果。投加藥劑及加藥量分析項目CODcr(mgg/L)BOD5(mg//L)TP(mg/L))濁度

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%聚鐵200mg/L出水88.512.10.59.8去除率73.0%78.5%88.6%94.2%聚鋁200mg/L出水80.512.10.78.4去除率74.6%78.5%84.1%95.1%硫酸鋁50mg//L+PAM1mgg/L出水100.613.80.75.0去除率68.3%75.5%84.1%97.1%硫酸鋁100mgg/L+PPAM0..5mg//L出水88.111.80.64.0去除率72.2%79.1%86.4%97.6%硫酸鋁50mg//L+PAAM0.55mg/LL出水57.914.50.75.0去除率81.7%74.3%84.1%97.1%聚鋁鐵50mg//L+PAAM0.55mg/LL出水42.811.60.62.9去除率86.5%79.4%86.4%98.3%注：水溫為27℃℃，pH值為7.2，Cl-離子濃度為2327..6mg//L。從對該污水廠的試驗中可以看出：（1）從試驗現(xiàn)象上看，復配使用所產(chǎn)生的絮體比單獨投加無機絮凝劑產(chǎn)生的絮體結(jié)實緊密，絮體形成速度和沉降速度快。（2）試驗數(shù)據(jù)表明，復配使用可大大減少投藥量，且去除率明顯提高。以硫酸鋁50mg/L+PAM0.5mg/L的投藥量，可以去除CODcr、BOD5、TP和濁度分別達到81.7%、74.3%、84.1%和97.1%，出水指標大大低于二級生化處理排放標準。（3）出水總磷含量低于1.0mg/L的國際標準，不會造成富營養(yǎng)化的問題，避免造成象赤潮那樣的藻類的繁生問題。這是由于Al3+和Fe3+可與PO43-反應生成AlPO4和FePO4沉淀。（4）投加鐵鹽和鋁鹽，處理效果差別不是很大，但投加鐵鹽后，出水色度偏高，所以鐵鹽的應用將受到很大的限制。但鐵鹽除磷效果略好一些。（5）投加聚合鋁鐵+PAM的去除率比投加硫酸鋁+PAM的去除率略高一些，但聚合鋁鐵、聚合氯化鋁等的價格是硫酸鋁的2-3倍，所以，硫酸鋁+PAM是該廠絮凝強化沉淀中的首選藥劑。4、PAM在其他工藝中的應用PAM除用于污水的強化絮凝，大部分用于污泥脫水。通過絮凝作用使PAM在污泥的單獨顆粒間發(fā)生架橋，使聚合物鏈段吸附在不同的顆粒上，促進顆粒的聚集，達到泥水分離的效果。污泥脫水必須與脫水設(shè)備的配合使用，常見的脫水設(shè)備有離心機