摘要：強化絮凝沉淀是近年來國內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展。近年來，廉價、高效絮凝藥劑的迅速涌現，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開始應用。由于它適應我國國情，在國內也得到了普遍的重視，并且已經取得了一定的研究成果。
關鍵詞：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，也是非常重要的一關。在這個過程中應使水解產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生膠體顆粒脫穩與凝聚，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。
混合問題的實質是水解產物在水中的擴散問題。使水中膠體顆粒同時脫穩產生凝聚，是取得好的絮凝效果的先決條件，也是節省投藥量的關鍵。
（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節。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，形成架橋，從而使絮凝結構增大變粗，最后形成沉淀。而在此過程中，PAM選擇的正確與否關系到該工藝環節處理效果的好壞。
（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，節約成本，提高處理率，充分發揮不同絮凝劑間的協同作用，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，再加入帶負電荷的陰離子型聚丙烯酰胺，使脫穩后的膠體顆粒通過架橋作用和網捕作用迅速長大。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，它與水經一定比例混合，經水合、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、含有機物質的懸浮物。
非離子型PAM適用于有機、無機混合狀態的懸浮物分離，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、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的攪拌，攪拌機轉速一般應控制在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果。
投加藥劑 及加藥量 |
分析項目 |
cr(mg/L) |
BOD5(mg/L) |
TP(mg/L) |
濁度 |
原水 |
317.0 |
56.4 |
4.4 |
170 |
|
自然沉降 |
出水 |
181.2 |
27.8 |
2.1 |
51.8 |
去除率 |
42.8% |
50.7% |
52.3% |
69.5% |
|
聚鐵200mg/L |
出水 |
88.5 |
12.1 |
0.5 |
9.8 |
去除率 |
73.0% |
78.5% |
88.6% |
94.2% |
|
聚鋁200mg/L |
出水 |
80.5 |
12.1 |
0.7 |
8.4 |
去除率 |
74.6% |
78.5% |
84.1% |
95.1% |
|
硫酸鋁50mg/L +PAM 1mg/L |
出水 |
100.6 |
13.8 |
0.7 |
5.0 |
去除率 |
68.3% |
75.5% |
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