聚丙烯酰胺在水处理中的应用

聚丙烯酰胺在水处理中的应用

我国是一个水资源相当贫乏的地区，平均年水资源总量2.8万亿立方米，但人均占有量只有2710立方米，因而在我国，聚丙烯酰胺在对水处理方面的应用更具有特别重要的意义。

聚丙烯酰胺介绍：

聚丙烯酰胺是一种线型水溶性高分子，是水溶性高分子中应用最为广泛的品种。聚丙烯酰胺和它的衍生物可以用作有效的絮凝剂、增稠剂、减阻剂等，普遍应用于水处理、造纸、石油、煤炭、地质、建筑等工业部门。由于PAM分子量高（103 ~ 107），水溶性好，可调节分子量并可以引进各种离子基团以得到特定的性能。其高分子量时是重要的絮凝剂，因此被广泛应用于污水及饮用水的处理中。

聚丙烯酰胺用于污泥脱水流程图：

聚丙烯酰胺存在形式及应用：

因为聚丙烯酰胺是效能最高的高分子有机合成絮凝剂，所以它是我国目前使

用最多的絮凝剂。聚丙烯酰胺主要以两种形式存在：一种是粉状，一种是胶体。胶体不易于运输，使用也不方便，常用的是粉状产品。PAM又有阳离子、阴离子及非离子，适用于不同用途和不同的絮凝对象。PAM及其衍生物的分子链上带有大量的酰胺基或其他带电基团，具有良好的水溶性、优良的絮凝性能和吸附性能，在水处理工业中作为絮凝剂、助凝剂已被广泛应用于饮用水、工业废水的处理和污泥的处置。

PAM与传统无机絮凝剂比较

（1）品种多，规格全，能满足各种不同条件；

（2）用量小，效率高，处理能力强，生成泥渣少，后处理简单。

（3）PAM与无机絮凝剂联用有时能取得很好的效果。

PAM在水处理中的主要作用

（1）减少絮凝剂用量。在达到同等水质的前提下，PAM与其他无机絮凝剂配合使用，可大大降低絮凝剂的使用量。

（2）改善水质。在饮用水处理和工业废水处理中，PAM与无机絮凝剂配合使用，可以明显改善出水水质。

（3）提高絮体强度和沉降速率。PAM形成絮体强度高，沉降性能好，从而提高固液分离速率，有利于污泥脱水。

（4）循环冷却系统的防腐与防垢。PAM可大大降低无机絮凝剂的用量，从而避免无机物质在设备表面的沉积，减缓设备的腐蚀与结垢。

影响混凝的主要因素：

混凝表示整个凝聚和絮凝过程。“凝聚”是指胶体的脱稳阶段，而“絮凝”是指胶体脱稳后结成大颗粒絮体的阶段。水处理中的混凝现象比较复杂，不同

种类的絮凝剂以及不同水质条件，其混凝机理有所不同。当前比较一致的看法是絮凝剂对水中的胶体粒子的作用有三种：电性中和、吸附架桥和网捕卷扫作用。这三种作用有时会同时发生，有时仅其中一种或两种机理起作用。影响絮凝剂作用的因素主要有絮凝剂、分离与工艺方法、混凝工艺等三方面。

具体影响因素如下：

首先，絮凝剂水解是放热反应，温度低时絮凝剂水解反应速率慢，温度高时反应速率快，形成的絮体小。其次，温度低的水黏度大，使水中杂质颗粒布朗运动强度弱，碰撞机会减少，不适宜于胶体脱稳凝聚，同时水的黏度大时水的剪切力增大，影响絮体的成长。要取得好的混凝效果需有适宜的温度范围。水中悬浮物;

水中悬浮物成分和浓度水中杂质的成分、性质和浓度对混凝效果有明显的影响。如水中存在二价以上的正离子，有利于压缩胶体颗粒的双电层；若水中以含黏土类杂质为主，需要的混凝剂量则较少；如果废水中含有大量的有机物时，对胶体有保护作用，需要投加更多的混凝剂才会有好的混凝效果。水中杂质颗粒级越单一均匀和越细小，帽越不利于沉降；大小不一的颗粒集成的矾花越密实，沉降性能越好。水中杂质的浓度过低，将不利于颗粒间的碰撞而影响凝聚，在这种情况下需投加高分子助凝剂，或投加矿物颗粒以增加凝结中心等，以提高混凝效果。

聚丙烯酰胺在水处理中的应用

任何水源的水都含有杂质，一是自然过程产生的杂质；二是人为因素即工业废水及生活污水的污染。这些杂质按尺寸大小可分为悬浮物、胶体和溶解物。悬浮物和胶体是饮用水处理主要去除对象，粒径大于0.1mm的泥沙能在水中

很快自行下沉较易去除，而粒径较小的悬浮物和胶体，需投加絮凝剂去除。

低浊度水的处理：

低温低浊度水中有机物占的比例大。单投入硫酸铝或PAC，上清液的浊度均随絮凝剂投加量的增加而下降，但在达到一定值后，浊度趋于回升，形成的絮体结构松散、轻飘，难于沉淀，处理效果差。投加PAM做助凝后，絮体体积增大，密度增加，沉降速率加快，沉淀能力迅速提高，出水浊度在为降低。当PAM 加入量过多，上清液的浊度趋于回升，这是发生了胶体保护现象。加入PAC的同时，加入不同量的PAM进行混凝沉淀，可加快去浊速率。当PAM用量达到0.03mg/L时，沉淀时间缩短一半，PAC投加量减少22%。PAM的加入可使净水设备在超负荷运行时，在确保水质的基础上同时提高供水量，提高设备的利用率，降低成本。

高浊度水处理，

无机絮凝剂和有机絮凝剂复合处理高浊度的水的混凝效果优于单独处理，且絮凝剂的投药顺序对混凝效果和再稳作用有影响，以先加无机絮凝剂，再加有机絮凝剂的效果更佳。复合使用时，无机絮凝剂用量仅为单独使用时的1/4 ～1/2，而加入的有机絮凝剂PAM仅为单独使用无机絮凝剂的1/40～1/20。总成本比单独使用时明显降低。比较PAM—三氯化铁、PAM—PAC、PAM—硫酸铝、PAM—淀粉等复合絮凝剂对高浊度水的絮凝效果, PAM—PAC效果最佳。无机物及重金属的去除，

PAM可以去除水中的无机物。用PAM固定反硝化菌可用于去除饮用水的硝酸盐。在进水无磷的情况下，硝酸盐快速转化成亚硝酸盐，但反硝化过程并不理想。在进水中加入磷酸盐后，反硝化效果非常显著，出水中硝酸盐与亚硝

酸盐均低于0.5mg/L，总氮去除率为95 ～100%。PAM去除水中的重金属离子，如纤维素接枝PAM 对汞有很好的选择吸附性。

在给水处理中的毒性问题

絮凝剂的不安全性主要来自：药剂本身的毒性；商品药剂中杂质的毒性；在水处理过程中药剂的化学反应产物的毒性。

聚丙烯酰胺发展趋势：

聚丙烯酰胺(PAM),也称三号絮凝剂。它的产量占高分子混凝剂生产总量的80%,是一种最重要的和使用最多的高分子混凝剂。该药剂对于给水处理中高浊水、低浊水和废水处理、污泥脱水都有显著效果。在世界环保意识日趋重视的今天,饮用水及污水排放指标也会越来越高,而聚丙烯酰胺取代其它药剂而广泛使用已成为趋势。目前国产聚丙烯酰胺商品(大量使用的是透明胶状物),含丙烯酰胺较高,而且价格昂贵。随着聚丙烯酰胺生产规模的扩大及采用先进的生产工艺,,价格低廉已完全成为可能,其产品应用前景十分广泛。

扩展阅读：

聚丙烯酰胺作为助凝剂常与其它混凝剂同时使用,产生良好的混凝效果。一般情况下,当原水浊度较低时,宜先投加其它凝剂,后投聚丙烯酰胺(相隔半分钟为宜),使杂质颗粒先行脱稳到一定程度为聚丙烯酰胺大离子的絮凝作用创造有利条件;如原水浊度较高时,宜先投聚丙烯酰胺,后投其它混凝剂, 在于让聚丙烯酰胺先在较高浊度水中充分发挥作用,吸附一部分胶粒,使浊度有所降低,其余胶粒由其他混凝剂脱粒脱稳,烯酰胺吸附，这样还可降低其他絮凝剂的剂量。