聚合氯化铝和聚丙烯酰胺在污水处理中的协同作用

聚合氯化铝（PAC）与聚丙烯酰胺（PAM）是污水处理中应用最广泛的混凝 – 絮凝剂组合，二者通过协同作用实现污染物的高效分离，其配合使用的科学性直接影响处理效率与成本。
在混凝 – 絮凝体系中，PAC 作为无机混凝剂，通过水解产生的多核羟基铝离子发挥电荷中和与压缩双电层作用。污水中的胶体颗粒（如有机物、泥沙）通常带负电，PAC 释放的 Al³⁺及水解产物（如 [Al₂(OH)₂(H₂O)₈]⁴⁺）可中和颗粒表面电荷，降低 zeta 电位，使胶体失去稳定性并形成微小絮体（俗称 “矾花”）。实验表明，PAC 可使胶体颗粒的 zeta 电位从 – 30mV 降至 – 10mV 以下，为后续絮凝创造条件。
PAM 作为有机高分子絮凝剂，凭借长链分子结构发挥架桥吸附作用。其分子链上的极性基团（如酰胺基）可与 PAC 形成的小矾花表面结合，通过 “吸附 – 缠绕” 将分散的絮体联结成更大、更致密的颗粒，显著提高沉降速度。阴离子型 PAM 适用于中性至碱性废水，与 PAC 生成的带正电絮体相容性更佳；阳离子型则多用于含大量负电胶体的工业废水（如印染、造纸废水），可强化电荷中和效果。

二者配合使用需遵循 “先 PAC 后 PAM” 的投加顺序，且需控制时间间隔与浓度。典型操作流程为：在快混池投加 PAC（浓度 10%-20%），通过机械搅拌（转速 100-200r/min）使药剂与污水快速混合，反应时间 30-60 秒，形成初级矾花；随后进入慢混池投加 PAM（浓度 0.1%-0.5%），搅拌转速降至 30-50r/min，避免打碎絮体，反应 5-10 分钟后进入沉淀池。PAC 与 PAM 的投加比例通常为 10:1 至 50:1（按固体质量计），具体需根据污水浊度调整 —— 高浊度废水（如市政污水）PAC 投加量 100-300mg/L，PAM 对应 2-5mg/L；低浊度废水（如河水净化）PAC 可降至 50-100mg/L，PAM1-3mg/L。
在不同场景中，二者的配合策略需针对性调整。处理生活污水时，PAC 可有效去除悬浮物与部分 COD，PAM 则通过强化絮凝降低沉淀池出水浊度至 5NTU 以下；处理工业废水（如电镀废水）时，PAC 先与重金属离子反应生成氢氧化物沉淀，PAM 再促进沉淀团聚，提升污泥脱水效率；在高浊度原水净化中，采用 “PAC+PAM” 组合可使浊度去除率从单独使用 PAC 的 70% 提升至 95% 以上，且减少 PAC 用量 30%。
使用过程中需注意：PAC 投加过量会导致水体残留铝离子超标，且使絮体带正电，与阴离子 PAM 排斥；PAM 浓度过高则易形成黏稠胶体，阻碍絮体沉降。因此需通过烧杯实验确定最佳投加量，并配合在线监测仪实时调整。此外，PAC 需溶解后 24 小时内使用，PAM 需缓慢搅拌溶解（避免气泡），以保证活性。
PAC 与 PAM 的协同作用，既发挥了无机药剂的电荷中和优势，又利用了有机高分子的架桥能力，在提高处理效率的同时降低了药剂成本，成为污水处理中经济高效的经典方案。