聚合氯化铝(PAC)和聚丙烯酰胺(PAM)作为常用的水处理药剂,它们的协同作用对于去除污水中的各类污染物效果显著。今天咱们就深入了解这两种药剂的投加目的、投加位置、计算方法、配置方式、投加判定条件等方面的内容。
药剂投加目的
PAC 主要用于混凝沉淀过程,通过压缩双电层、吸附电中和等作用,使污水中的胶体颗粒和微小悬浮物脱稳聚集,形成较大的絮体,便于后续沉淀分离,从而有效去除污水中的悬浮物、浊度、色度、重金属离子污染物以及降低部分COD。同时,PAC 在污水除磷中也扮演着重要角色,能够与磷酸根离子发生化学反应,生成不溶性磷酸盐沉淀,达到除磷目的。
之前咱们《TP总磷深度解说》的时候也说过,好氧段的聚磷菌会超量吸磷,随后,通过投加 PAC,可促使吸磷后的聚磷菌聚集在一起,最终通过排泥的方式,实现总磷的有效去除。
PAM(阴离子)是一种高效的絮凝剂,主要是在 PAC 完成混凝作用的基础上,进一步将 PAC 形成的小絮体通过吸附架桥作用连接起来,形成更大、更密实的絮体团,俗称“矾花”,加速沉淀过程,提高沉淀效果,减少水中残留的悬浮物。阳离子则作为污泥脱水使用,所以这一点要辨别清楚,今天重点说的是废水投加的PAM(阴离子)
药剂特点
PAC 特点
适用范围广:对各类水质都具备良好的适应性,不管是生活污水、工业废水或者是自来水都能发挥一定的混凝效果。
絮凝速度快:能够快速促使水中的胶体和悬浮物脱稳聚集,沉淀速度快,处理效率高。
腐蚀性小:相较于一些传统的混凝剂,PAC 的腐蚀性较小,对设备的损耗较低,降低了设备维护成本。
使用方便:可配制成不同浓度的溶液,便于投加操作。目前也有很多地方采用的是配置好的液体PAC,比固体更加方便,省去了人工配置的工作量。
PAM 特点
絮凝效果强:能显著增大絮体的尺寸和密度,使沉淀过程更加迅速和彻底。
种类多样:根据离子特性可分为阴离子、阳离子和非离子,可依据不同水质、不同用途选择合适的类型。
用量少:在较低的投加量下就能发挥良好的絮凝作用,节约药剂成本。
投加位置的选择
PAC 投加位置
初沉池前:在污水进入初沉池之前投加 PAC,可以对污水中的悬浮物和部分胶体进行初步混凝沉淀,减轻后续处理单元的负荷。
曝气池内:在曝气池中适当投加 PAC,能够改善活性污泥的沉降性能,提高污泥的沉淀效果,同时有助于去除污水中的溶解性有机物和磷等污染物。
二沉池前:在二沉池前投加 PAC,可进一步强化对二沉池进水中残留的悬浮物和胶体的混凝沉淀作用,保证二沉池的出水水质。
高效沉淀池:在高效沉淀池的反应区前端投加 PAC,这里水流速度较快,能让药剂与污水快速充分混合,污水中的胶体颗粒和污染物在 PAC 的作用下迅速脱稳,为后续的絮凝和沉淀过程打下良好基础。
PAM 投加位置
PAM 通常在 PAC 投加并充分反应后投加,投加位置一般紧跟在 PAC 投加点之后。
在初沉池前投加 PAC 后,在初沉池的进水管道或初沉池内靠近进水口处投加 PAM。在曝气池内投加 PAC 后,在曝气池的末端或二沉池的进水管道投加 PAM。在高效沉淀池投加 PAC 后,在反应区的后续位置或絮凝区投加 PAM,确保 PAM 能与 PAC 形成的小絮体充分接触,进一步促进大絮体的形成,提高沉淀效果。
PAC除磷计算
这是一个有点复杂的过程,但是咱就尽量通俗简单的分几块解说,建议还是拿个纸写一写,比较好理解。
整个过程咱们分成三大块,一是需要去除的磷,二是需要投加的PAC,三是药液投加量
需去除总磷
需要去除总磷kg/d = 处理水量*(进水总磷*(1-去除率)- 出水总磷)/ 1000
1-去除率:假设去除率70%,也就是还要30%没去除
进水总磷*(1-去除率)= 经过生物处理等过程后,污水中仍然残留的、需要进一步通过其他方式去除的磷的浓度。
(进水总磷*(1-去除率)- 出水总磷)= 还需要进一步去除的磷的浓度差值。
假设,处理水量为 10000m³/d,进水总磷为 6mg/L,去除率为 70%,出水总磷为 0.5mg/L。
那需要去除总磷 = 10000*(6*(1-70%)-0.5)/ 1000 = 13 kg/d
好的,缓解一下疲劳!!!
需要投加的PAC
先记录几个固定的数值
每有1kg质量的磷参与反应伴随着消耗0.87kg质量的铝。
三氧化二铝中,铝元素的质量占整个质量的比例为0.53。
摩尔比(安全系数)1.5~3。
好的,那投加公式就是
需要投加PAC质量=需要去除总磷*0.87*摩尔比/0.53/Al2O3铝含量
需要去除总磷=刚刚咱们第一步计算结果是13kg/d
摩尔比咱们取值1.5
固体Al2O3铝含量有26%-35%。
注:不管是固体还是液体,具体多少看厂家给的检测报告。
假设咱们铝含量取值26%,代入计算一下。
需要投加PAC质量 = 13kg/d*0.87*1.5/0.53/26% ≈ 123kg/d
好了,现在知道需要投加PAC量=123kg/d,再休息一下。
落实到药液投加中,咱们要把它换算成液体投加方式需收集几个参数。
固体配制液体投加
一般来说,PAC 药液密度在 1.12 - 1.25kg/L 之间。不清楚也可以问问厂家,正常报告上也有写,这边我们取值1.2kg/L。
配药浓度:溶药桶中配药占比,咱们取值10%,具体看你现场怎么配。
药液投加量 = 需要投加PAC质量/配药浓度/药液密度/24小时
药液投加量 = 123kg/d/10%/1.2/24 ≈ 42.7L/h ≈ 每分钟712mL
以上是固体PAC配制的液体投加量计算。
现成液体投加
那有的地方会采购液体PAC,省去了配制的步骤,一切参数看厂家提供的检测报告。
上面的固体投加结果123kg/d(除以有效铝含量),针对袋装固体PAC的投加。
针对液体投加第一步计算理论上不需要除以铝含量,因为液体PAC无需配制过程,液体内的铝含量本身已标明,且他不需要加水溶药。但实际整个计算到第二步还是得除以铝含量,这里咱把它拆开比较好理解。
需要投加PAC质量 = 需要去除总磷*0.87*摩尔比/0.53
需要投加PAC质量 = 13*0.87*1.5/0.53 = 32kg/d
好的,已知液体铝含量为10.62%,每天需投加PAC质量32kg,密度为1.2kg/L。
需投加的液体PAC=需要投加PAC质量/液体铝含量/密度/24小时
解释:
(需要投加PAC质量/液体铝含量)= 计算每天所需液体 PAC 的质量
需投加的液体PAC = 32kg/d/10.62%/1.2/24 ≈ 10.46L/h
好的,这就是PAC除磷的计算,小本本消化消化。
其实参数这事真没那么死磕!这样计算出来的数,咱觉得可以的,你不一定觉得OK,老司机们凭经验直接上手调的情况多了去了。靠谱的做法理应采用"预估值 - 实测 - 修正"的闭环调节模式,就跟炖红烧肉试咸淡似的,边尝边加调料才稳妥。要是有更简单粗暴的计算法,欢迎评论区留言互相唠唠。
PAC联合PAM投加
进水投加阶段
PAC投加量:通常为 50–200 mg/L。
例如,对于常规污水,每吨废水需投加50–100 mg PAC,若水质复杂,如高浊度、高色度或工业废水,可能增加至100–200 mg/L。
PAM投加量:一般为 1–5 mg/L。
原因分析:进水阶段污染物浓度较高,如悬浮物、胶体、COD等,需通过PAC快速中和胶体电荷并形成微小絮体,再通过PAM的桥联作用形成大颗粒沉淀。PAC作为无机絮凝剂成本较低,因此用量较大,PAM作为助凝剂辅助强化絮体结构,用量较少但需精准控制,过量会导致絮体松散或浪费药剂。
深度处理阶段
PAC投加量:一般为 5–50 mg/L,按经验具体根据处理效果调整。
PAM投加量:一般为 0.1–1 mg/L,尤其是针对更细小的悬浮颗粒或难降解污染物。
原因分析:深度处理阶段水质已通过生化或物化预处理,污染物浓度较低,但需进一步去除残留的细微颗粒或溶解性物质。此时PAC用量减少以避免过度絮凝或碱度损失,而PAM用量可能增加以增强絮体密实度和沉降速度,确保出水达标。
PAC混凝计算
混凝计算较为简单,属于倒推的方式。
药剂采用无需配制的药液,污水厂进水10000m³/d,药剂投加浓度5–50 mg/L,假设我们按经验决定药剂投加浓度30mg/L,药液铝含量10%,药液密度1.2kg/L。
需要投加PAC质量 = 进水量*药剂投加浓度/1000000
需要投加PAC质量 = 10000*30mg/L/1000 = 300kg/d
需要投加PAC质量对等药液 = 需要投加PAC质量/铝含量
需要投加PAC质量对等药液 = 300kg/d/10% ≈ 3000kg/d
换算成投加量 = 3000kg/d/1.2kg/L = 2500L/d
药液投加量 = 处理水量*药剂投加浓度/1000/铝含量/药液密度
药液投加量 = 10000*30mg/L/1000/10%/1.2 ≈2500L/d ≈ 每分钟1736mL
PAM投加量是一样的道理,咱就不展开说了。
还是那句话,解释起来很麻烦,看懂当然好,看不懂大家可以自己留言互相探讨。
药剂配置方法
PAC配置方法
溶解浓度:固体PAC、通常按质量浓度5%-10%配置,即5-10kg PAC固体溶解于100kg水中,以此类推。如果污水的污染物浓度较高、水质较为复杂,可能需要将配置好的 PAC 溶液,完全溶解后进一步稀释至1%-3%的工作浓度(根据实际需求调整),以便更好地控制药剂投加量,使药剂与污水充分混合反应,达到最佳的处理效果。如果是采购的是液体PAC话,减少了人工配制过程,可直接使用,同样在特别情况可稀释至1%-3%的浓度使用(具体根据原液浓度调整)。
溶解方法:将PAC缓慢加入搅拌中的清水,避免结块。搅拌30-60分钟,直至完全溶解。配置完成后静置1-2小时,取上层清液投加。
PAM配置方法
溶解浓度:通常配置:0.1%-0.3%,即1-3g PAM溶解于1L水中,以此类推。
溶解方法:使用清水,避免含盐或杂质,水温建议10-40℃。
关键步骤:边搅拌边缓慢撒入PAM粉末,避免直接倒入导致结块。溶解初搅拌速度较高,溶解后放慢搅拌速度。
溶解时间:阴离子需40-60分钟,不像阳离子需1-2小时。
注意事项
先投加PAC混凝,再投加PAM絮凝。
PAC可用普通搅拌罐,PAM需专用溶解装置,防止结块。
PAM有效时间48小时内,不可拖长时间,否则效果大打折扣。
避免PAM溶液接触金属离子,可能降低药效。
储存条件
PAC:密封防潮,避免阳光直射。
PAM:干燥通风,避免高温。
常见问题处理
结块:搅拌速度不足或投加速度过快,需延长溶解时间或调整搅拌方式。
药效差:检查药剂是否过期,或水质变化导致投加量不足。
投加判定条件
水质指标
悬浮物:通过监测污水中悬浮物的含量来判断投加效果。如果投加后 SS 含量明显下降,说明药剂起到了作用。若 SS 去除效果不佳,则需要调整投加量或检查投加方式。
浊度:浊度是反映污水中胶体和悬浮物含量的重要指标。投加 PAC 和 PAM 后,浊度应显著降低,若浊度下降不明显,需分析原因,如是否投加量不足、水质 pH 值不合适等。
磷含量:对于以除磷为目的的 PAC 投加,通过监测污水中总磷的含量来判定投加效果。若 TP 含量未达到预期的去除标准,需调整 PAC 投加量。
絮体形态
观察沉淀池中絮体的大小、密实程度和沉降速度。良好的投加效果应使絮体大而密实,沉降速度快。若絮体细小、松散,沉降缓慢,说明投加存在问题,可能是 PAM 投加量不足或投加时机不当等。