聚丙烯酰胺有一定的除磷作用,但效果有限。
一、作用原理
吸附作用:
聚丙烯酰胺(PAM)是一种高分子聚合物,具有较大的比表面积和丰富的官能团。在水中,它可以通过物理吸附作用吸附部分含磷化合物。例如,PAM 可以吸附一些正磷酸盐、聚磷酸盐等,将它们固定在其分子结构上,从而减少水中磷的含量。
这种吸附作用主要是基于分子间的范德华力和静电引力。含磷化合物中的正离子(如、、等)与 PAM 分子中的负电荷基团相互吸引,从而实现吸附。
絮凝沉淀作用:
PAM 在水中溶解后,会形成黏稠的溶液,能够与水中的悬浮颗粒结合,形成较大的絮体。这些絮体在沉淀过程中,可以将部分含磷颗粒包裹在其中,一起沉淀下来,从而降低水中磷的浓度。
例如,在污水处理过程中,PAM 常与其他絮凝剂(如聚合氯化铝等)配合使用,先通过絮凝剂使含磷颗粒凝聚成小絮体,然后 PAM 进一步发挥作用,将小絮体连接成大絮体,加速沉淀过程。
二、除磷效果的影响因素
水质条件:
pH 值:水的 pH 值对 PAM 的除磷效果有一定影响。在不同的 pH 值下,含磷化合物的存在形态不同,PAM 的吸附和絮凝性能也会有所变化。一般在中性或弱碱性条件下,PAM 的除磷效果较好。例如,当 pH 值在 7 - 8 之间时,PAM 对正磷酸盐的吸附能力较强。
硬度:水中的硬度(主要是钙、镁离子含量)也会影响 PAM 的除磷效果。较高的硬度会与含磷化合物形成沉淀,减少可被 PAM 吸附和絮凝的磷含量。同时,钙、镁离子也与 PAM 发生竞争吸附,降低 PAM 对磷的去除效果。
其他离子干扰:水中的其他离子,如铁、铝、锰等,也与磷竞争 PAM 的吸附位点,从而影响除磷效果。例如,铁离子和铝离子在水中会形成氢氧化物沉淀,这些沉淀会吸附部分磷,同时也会与 PAM 竞争吸附位点,降低 PAM 的除磷效率。
PAM 的类型和用量:
类型选择:不同类型的 PAM 对磷的去除效果有所不同。阳离子型 PAM 主要通过静电引力吸附带负电荷的含磷化合物,阴离子型 PAM 则主要通过与阳离子形成复合物来去除磷。非离子型 PAM 主要依靠物理吸附作用除磷。在实际应用中,需要根据水质特点和处理要求选择合适类型的 PAM。
用量控制:PAM 的用量对除磷效果也有重要影响。用量过少,无法充分发挥吸附和絮凝作用,除磷效果不明显;用量过多,会导致胶体保护作用,使含磷颗粒重新稳定分散在水中,反而降低除磷效果。例如,在某污水处理厂的除磷工艺中,当 PAM 用量为每立方米污水 5 - 10 毫克时,除磷效果较好;当用量超过 15 毫克时,除磷效果开始下降。
三、与其他除磷方法的比较
化学沉淀法:
化学沉淀法是通过向水中投加化学药剂,如石灰、铁盐、铝盐等,使磷与药剂反应形成沉淀,从而去除水中的磷。这种方法除磷效果较好,能够将磷浓度降低到较低水平。但是,化学沉淀法需要投加大量的药剂,产生的污泥量较大,处理成本较高。
相比之下,PAM 辅助除磷可以减少化学药剂的用量,降低污泥产生量。同时,PAM 可以提高沉淀速度,改善沉淀效果,使处理后的水质更加清澈。
生物除磷法:
生物除磷法是利用微生物在好氧和厌氧条件下的代谢活动,将水中的磷吸收到细胞内,然后通过排泥的方式去除磷。生物除磷法具有运行成本低、无二次污染等优点。但是,生物除磷法对水质条件要求较高,需要稳定的运行环境和足够的停留时间。
PAM 可以与生物除磷法结合使用,在生物处理后的沉淀阶段加入 PAM,进一步提高除磷效果。同时,PAM 可以改善污泥的脱水性能,降低污泥处理成本。
聚丙烯酰胺有一定的除磷作用,但单独使用时效果有限。在实际应用中,需要根据水质条件和处理要求,结合其他除磷方法,合理选择和使用 PAM,以达到除磷效果。