絮凝沉淀作用原理:生活污水中含有各種懸浮顆粒,如食物殘渣、糞便顆粒、纖維等。聚丙烯酰胺(PAM)是一種高分子絮凝劑,它的分子鏈上有大量的活性官能團(如酰胺基 - CONH?)。在污水中,PAM 分子可以通過靜電吸附、氫鍵等方式吸附在懸浮顆粒表面。當一個 PAM 分子吸附多個顆粒后,就會通過橋聯(lián)作用使這些顆粒聚集在一起,形成較大的絮體。這些絮體在重力作用下會快速沉降,從而實現固液分離。
應用優(yōu)勢:可以有效去除污水中的懸浮物。例如,在普通生活污水的處理中,未添加 PAM 時,污水的自然沉降速度很慢,且很難將細小的懸浮顆粒去除干凈。而加入適量的 PAM 后,沉降速度可以大幅提高,能夠去除 90% 以上的懸浮物,使污水變得清澈,降低后續(xù)處理的難度。
助凝作用原理:生活污水在處理過程中,會先加入一些無機混凝劑(如聚合氯化鋁)來初步凝聚懸浮顆粒。PAM 可以作為助凝劑與這些無機混凝劑配合使用。它能夠進一步增強顆粒之間的聚集效果,改善絮體的結構和大小,使絮體更加緊實、穩(wěn)定。這是因為 PAM 的分子鏈可以纏繞在已經初步凝聚的顆粒上,增加顆粒之間的結合力。
應用優(yōu)勢:提高混凝沉淀的效率。在一些污水處理廠的實踐中,單獨使用無機混凝劑時,對某些難以沉淀的膠體顆粒的去除效果有限。而加入 PAM 作為助凝劑后,這些膠體顆粒的去除率可以提高 30% - 50%,有助于提高污水的整體處理質量。
污泥脫水作用原理:生活污水處理過程中會產生大量的污泥,這些污泥含水量高,不易處理。PAM 可以作為污泥脫水劑使用。它能夠與污泥中的顆粒相互作用,通過吸附、架橋等方式使污泥顆粒聚集,改變污泥的結構,使污泥中的水分更容易被分離出來。在污泥脫水設備(如板框壓濾機、帶式壓濾機)中,PAM 可以提高污泥的過濾性能,降低污泥的含水率。
應用優(yōu)勢:減少污泥的體積,便于污泥的后續(xù)處理(如填埋、焚燒等)。例如,未經 PAM 處理的污泥含水率高達 90% 以上,體積龐大。加入 PAM 后,污泥的含水率可以降低到 70% - 80%,大大減少了污泥的體積,降低了污泥處理的成本和運輸難度。
去除部分有機物和重金屬原理:在絮凝沉淀過程中,PAM 不僅可以去除懸浮顆粒,還能吸附部分有機物和重金屬離子。其分子鏈上的官能團可以與有機物分子和重金屬離子發(fā)生化學吸附或物理吸附。例如,一些含有苯環(huán)結構的有機污染物可以通過 π - π 堆積作用吸附在 PAM 分子鏈上,一些重金屬離子(如銅離子、鉛離子)可以與 PAM 分子鏈上的官能團發(fā)生配位反應而被去除。
應用優(yōu)勢:雖然 PAM 對有機物和重金屬的去除能力有限,但在一定程度上可以降低污水中的化學需氧量(COD)和重金屬含量,減輕污水對環(huán)境的污染。在一些對水質要求較高的地區(qū),這種輔助去除作用對于提高生活污水的排放標準具有重要意義。