聚合氯化鋁(PAC)與聚丙烯酰胺(PAM)是污水處理中應(yīng)用最廣泛的混凝 – 絮凝劑組合,二者通過協(xié)同作用實(shí)現(xiàn)污染物的高效分離,其配合使用的科學(xué)性直接影響處理效率與成本。
在混凝 – 絮凝體系中,PAC 作為無(wú)機(jī)混凝劑,通過水解產(chǎn)生的多核羥基鋁離子發(fā)揮電荷中和與壓縮雙電層作用。污水中的膠體顆粒(如有機(jī)物、泥沙)通常帶負(fù)電,PAC 釋放的 Al3?及水解產(chǎn)物(如 [Al?(OH)?(H?O)?]??)可中和顆粒表面電荷,降低 zeta 電位,使膠體失去穩(wěn)定性并形成微小絮體(俗稱 “礬花”)。實(shí)驗(yàn)表明,PAC 可使膠體顆粒的 zeta 電位從 – 30mV 降至 – 10mV 以下,為后續(xù)絮凝創(chuàng)造條件。
PAM 作為有機(jī)高分子絮凝劑,憑借長(zhǎng)鏈分子結(jié)構(gòu)發(fā)揮架橋吸附作用。其分子鏈上的極性基團(tuán)(如酰胺基)可與 PAC 形成的小礬花表面結(jié)合,通過 “吸附 – 纏繞” 將分散的絮體聯(lián)結(jié)成更大、更致密的顆粒,顯著提高沉降速度。陰離子型 PAM 適用于中性至堿性廢水,與 PAC 生成的帶正電絮體相容性更佳;陽(yáng)離子型則多用于含大量負(fù)電膠體的工業(yè)廢水(如印染、造紙廢水),可強(qiáng)化電荷中和效果。
二者配合使用需遵循 “先 PAC 后 PAM” 的投加順序,且需控制時(shí)間間隔與濃度。典型操作流程為:在快混池投加 PAC(濃度 10%-20%),通過機(jī)械攪拌(轉(zhuǎn)速 100-200r/min)使藥劑與污水快速混合,反應(yīng)時(shí)間 30-60 秒,形成初級(jí)礬花;隨后進(jìn)入慢混池投加 PAM(濃度 0.1%-0.5%),攪拌轉(zhuǎn)速降至 30-50r/min,避免打碎絮體,反應(yīng) 5-10 分鐘后進(jìn)入沉淀池。PAC 與 PAM 的投加比例通常為 10:1 至 50:1(按固體質(zhì)量計(jì)),具體需根據(jù)污水濁度調(diào)整 —— 高濁度廢水(如市政污水)PAC 投加量 100-300mg/L,PAM 對(duì)應(yīng) 2-5mg/L;低濁度廢水(如河水凈化)PAC 可降至 50-100mg/L,PAM1-3mg/L。
在不同場(chǎng)景中,二者的配合策略需針對(duì)性調(diào)整。處理生活污水時(shí),PAC 可有效去除懸浮物與部分 COD,PAM 則通過強(qiáng)化絮凝降低沉淀池出水濁度至 5NTU 以下;處理工業(yè)廢水(如電鍍廢水)時(shí),PAC 先與重金屬離子反應(yīng)生成氫氧化物沉淀,PAM 再促進(jìn)沉淀團(tuán)聚,提升污泥脫水效率;在高濁度原水凈化中,采用 “PAC+PAM” 組合可使?jié)岫热コ蕪膯为?dú)使用 PAC 的 70% 提升至 95% 以上,且減少 PAC 用量 30%。
使用過程中需注意:PAC 投加過量會(huì)導(dǎo)致水體殘留鋁離子超標(biāo),且使絮體帶正電,與陰離子 PAM 排斥;PAM 濃度過高則易形成黏稠膠體,阻礙絮體沉降。因此需通過燒杯實(shí)驗(yàn)確定最佳投加量,并配合在線監(jiān)測(cè)儀實(shí)時(shí)調(diào)整。此外,PAC 需溶解后 24 小時(shí)內(nèi)使用,PAM 需緩慢攪拌溶解(避免氣泡),以保證活性。
PAC 與 PAM 的協(xié)同作用,既發(fā)揮了無(wú)機(jī)藥劑的電荷中和優(yōu)勢(shì),又利用了有機(jī)高分子的架橋能力,在提高處理效率的同時(shí)降低了藥劑成本,成為污水處理中經(jīng)濟(jì)高效的經(jīng)典方案。