絮凝作用原理
聚丙烯酰胺是一种高分子聚合物,它的分子链很长并且含有许多活性基团。在污水处理中,其主要的絮凝作用机制是吸附架桥和电荷中和。
对于水中带负电荷的悬浮颗粒,阳离子型聚丙烯酰胺可以提供正电荷,与颗粒表面的负电荷相互吸引,从而降低颗粒间的排斥力。同时,聚丙烯酰胺的长链分子可以像 “桥梁” 一样连接多个颗粒。例如,在处理生活污水时,污水中的泥沙、有机物颗粒等被聚丙烯酰胺的分子链吸附并连接在一起,形成较大的絮体。
阴离子型聚丙烯酰胺则主要通过吸附架桥作用使颗粒絮凝。它的长链分子在水中伸展,吸附在不同的悬浮颗粒上,将这些颗粒聚集起来。这种絮凝作用对于去除污水中的胶体颗粒和细小悬浮物非常有效,如在印染污水中,阴离子聚丙烯酰胺可以使染料胶体等絮凝沉降。
非离子型聚丙烯酰胺同样依靠吸附架桥来絮凝颗粒,它在一些对电荷不敏感的污水处理场景或者与其他离子型聚丙烯酰胺配合使用时发挥作用,例如在处理食品加工污水时,非离子型聚丙烯酰胺可以协助去除其中的蛋白质、淀粉等胶体物质。
在不同污水处理阶段的应用
预处理阶段
在污水进入污水处理厂的初期,聚丙烯酰胺可以快速去除污水中的大部分悬浮物。这可以有效减轻后续处理单元的负担,如在一些工业废水处理中,含有大量金属碎屑、纤维等悬浮物的污水,通过添加聚丙烯酰胺进行絮凝沉淀,使这些固体物质沉淀到底部,然后通过刮泥设备将其去除。
它还可以用于调节污水的水质,使污水的性质更加稳定,有利于后续处理工艺的进行。例如,通过絮凝作用降低污水的浊度和悬浮固体含量,使污水的 pH 值等参数更加稳定,为后续的生物处理或化学处理创造良好的条件。
生物处理阶段
辅助在污水的生物处理过程中,聚丙烯酰胺虽然不是直接参与生物反应的物质,但它可以改善生物处理单元的运行条件。比如在活性污泥法中,适量添加聚丙烯酰胺可以防止污泥膨胀。当污泥发生膨胀时,其沉降性能变差,通过添加聚丙烯酰胺可以使污泥颗粒凝聚,恢复良好的沉降性能,保证活性污泥法的正常运行。
同时,聚丙烯酰胺可以提高生物处理单元中微生物的聚集效果,使微生物更好地附着在载体上或者形成较大的菌群,增强生物处理的效率。例如在生物膜法处理污水中,它可以帮助微生物在填料表面更好地附着和生长,提高对污水中有机物的分解能力。
深度处理阶段
在污水经过生物处理后,仍含有一些难以降解的有机物、微量金属离子等污染物。聚丙烯酰胺可以与其他深度处理方法配合使用,如在混凝 - 沉淀 - 过滤的深度处理工艺中,作为混凝剂的辅助剂,进一步提高混凝效果,去除剩余的悬浮物和部分有机物。
在污水的消毒处理前,使用聚丙烯酰胺进行较后的絮凝沉淀,可以去除干扰消毒效果的物质,如一些胶体颗粒会包裹细菌,影响消毒剂对细菌的杀灭作用,通过絮凝沉淀可以使细菌更好地暴露在消毒剂下,提高消毒效率。
污泥处理中的应用
污水处理过程中会产生大量的污泥,聚丙烯酰胺在污泥处理中起着关键作用。它可以作为污泥脱水剂,改善污泥的脱水性能。
污泥中的水分主要分为间隙水、毛细水和结合水。聚丙烯酰胺可以使污泥颗粒凝聚,释放出其中的间隙水和部分毛细水,然后通过机械脱水设备(如压滤机、离心机等)将水分去除。例如,在污水处理厂的污泥处理车间,加入聚丙烯酰胺后,污泥的含固率可以从较低水平(如 30% 左右)提高到较高水平(如 60% - 70%),大大减少了污泥的体积,方便污泥的后续处理和处置,如填埋、焚烧等。
此外,聚丙烯酰胺还可以在污泥的调理过程中发挥作用,使污泥的性质更加均匀,便于后续的处理操作。例如,它可以使污泥中的有机物和无机物更好地混合,防止在脱水过程中出现局部堵塞等问题。