聚丙烯酰胺是用来提高沉降、澄清、过滤、气浮、离心等工艺过程的速度和效率。絮凝过程就是悬浮液中许多单独颗粒形成的聚集体的过程。

水处理中，混凝和絮凝代表两种不同的机制。 

--混凝

水中悬浮的颗粒在粒径小到一定程度时，其布朗运动的能量足以阻止重力的作用，而使颗粒不发生沉降，这种悬浮可以长时间保持稳定状态。而且，悬浮颗粒表面往往带电（常常是负电），颗粒间同种电荷的斥力使颗粒不易合并变大，从而增加了悬浮液的稳定性。

絮凝过程就是加入带正电的絮凝剂去中和颗粒表面的负电，使颗粒“脱稳”。于是，颗粒间通过碰撞、表面吸附、范德华引力等作用，互相结合变大，以利于从水中分离。

--絮凝

絮凝是聚合物的高分子链在悬浮的颗粒与颗粒之间发生架桥的过程。“架桥”就是聚合物分子上下不同链段吸附在不同颗粒上，促进颗粒与颗粒聚集。

絮凝剂为有机聚合物，多数分子量较高，并有特定的电性和离子度。

实际过程要比上述理论复杂得多。由于絮凝剂都是高分子物质，同一产品中大大小小的分子都有，所谓“分子量”只是一个平均概念。所以，在某一絮凝剂处理污水时，“电中和”和“架桥”作用会交织在一起同时发生。絮凝过程是多种因素综合作用的结果，目前仍有一些没有认清和解决的问题。据我们所知，絮凝过程与絮凝分子结构、电荷密度、分子量有关；与悬浮颗粒表面性质、颗粒浓度、比表面积有关；与介质的PH值、电导、水中其他物质的存在、水温、搅动情况等因素有关。因此，尽管有理论和经验可循，用实验来选择絮凝剂仍然是不可缺少的。

   二、聚丙烯酰胺的应用

   1、城市污水处理

常用的污水处理方法有生物法和物理化学法。两者中生物法用的比较普遍，效率较高。

絮凝剂可用于生物法处理的各个阶段，如在一级、二级沉降罐及浓缩器中。但是，絮凝剂最重要的应用领域是帮助和促进污泥脱水。

污泥脱水时，絮凝剂使污泥产生大而致密的絮团，这些絮团可以用离心机、带式或板框压滤机与清液分离。

选准絮凝剂是成功的关键之一，在选择絮凝剂类型时，要考虑以下因素：

    --向用户了解污泥的来源、性质、成分及固相物含量。一般说阳离子絮凝剂用于处理有机污泥，而阴离子絮凝剂用于处理无机污泥；碱性很强时不宜用阳离子絮凝剂，而酸性很强时不宜用阴离子絮凝剂；固相物含量高的污泥通常絮凝剂用量较大。

    --絮团大小：絮团太小会影响排水速度，太大又会使絮团束缚较多水而降低泥饼干度。通过选择絮凝剂分子量可以调整絮团大小。

    --絮凝剂的离子度：针对要脱水的污泥，用不同离子度的絮凝剂在实验室进行筛选，选出最合适者。这样既可以取得最佳絮凝效果，又可使加药量最少。

    --絮团强度：絮团在剪切作用下应保持稳定而不破碎。提高絮凝剂分子量或选择合适的分子结构有助于提高絮团稳定性。

    --絮凝剂与污泥的混合：絮凝剂在脱水设备的某一位置必须与污泥充分反应，发生絮凝作用。为此，絮凝剂溶液粘度必须合适，在现有设备条件下能与污泥均匀混合。两者混合均匀与否，是成功的又一关键因素。絮凝剂溶液粘度与其分子量和配置浓度有关。

    --絮凝剂的溶解：溶解良好才能充分发挥絮凝作用。有时需要加快溶解速度，这时可考虑提高絮凝剂溶液浓度（浓度越高溶解速度越快）、采用乳液型絮凝剂、或适当提高水温等。

在实验室用新取的污泥样做絮凝剂筛选实验往往是不可缺少的。实验室选出合适的絮凝剂后，就要上污泥脱水装置做上机实验。为保证成功，实验者要仔细观察及控制以下参数：

--絮凝剂溶解罐容量（L）及搅拌器转速（rpm）；

--污泥进入脱水机的流量（m³/h）；

--污泥固相物含量（g/L）；

--絮凝剂进入脱水机的流量（L/h）；

--絮凝剂溶液的浓度（g/L）；

--如絮凝剂进入脱水机前要再稀释，要控制稀释水的流量（m³/h）；

--注入絮凝剂的位置与注入点的数目；

--观察泥饼和滤液情况是否正常。

有了以上参数，就可以在现场控制和调整絮凝剂工作状况，评价絮凝剂工作效率，计算处理每吨污泥需要投加的絮凝剂量，估计处理每吨污泥的絮凝剂成本。下表是根据经验各种不同污泥脱水前和脱水后的固相物含量及絮凝剂用量：

    不同的污泥脱水设备（离心机、带式压滤机、板框压滤机）在运行中会对絮凝剂提出不同要求，因此，现场工程师要根据脱水设备出现的情况及时检查并调整絮凝剂的品种、配置浓度、投加量、投入点等参数。

   2、工业废水处理

许多工业都或多或少要产生废水。在环保要求日益严格和水资源日益短缺的今天，这些废水要进过处理才能排放或循环使用。据不完全统计，这些会产生污水的工业部门有：采矿、石油开采、钢铁、造纸、食品加工、炼油、机械制造与修理、化工、电镀、制药、陶瓷、印染、电力、制革等。

含有机物的工业废水常用生物法处理，这时，絮凝剂用来帮助污泥脱水。

由于工业废水的来源、化学成分、杂质形态多种多样，处理它们的絮凝剂也往往各不相同。因此，对于某一工业废水，首先应在实验室进行絮凝剂筛选。然而根据实际经验，在选择絮凝剂时仍有一些一般性规则可以参考：

    三、聚丙烯酰胺的溶解方法

聚丙烯酰胺是高分子有机化合物，分子量多数都在几百万以上，有些甚至接近2000万。所以它们的溶解方法与无机的小分子铁盐、铝盐混凝剂有很大区别。一般说来，要遵循以下原则：

（1）粉状聚丙烯酰胺不能直接投加在污水中，使用前必须先将它溶解于水，用水溶液去处理污水。

（2）溶解粉状聚合物的水应是干净水（如自来水），不能是污水。常温的水即可，一般不需要加温。水温低于5摄氏度时溶解很慢。水温提高溶解速度加快，但40摄氏度以上会使聚合物加快降解，影响使用效果。一般自来水都会适合配置聚合物溶液。强酸、强碱、高含盐的水不适合用来配置。

（3）聚合物溶液浓度的选择，我们建议为0.1%--0.3%，即1升水加1-3克聚合物粉剂。

浓度选择要考虑以下因素：

--配置罐小而每天用药量大，建议配得稍浓一些（如0.3%）；

--聚合物分子量很高时，建议配得稍稀一些（如0.1%）；

--聚合物溶液投加到污水中，如因设备原因分散状况不太好时，建议配得稍稀一些。

总之，聚合物浓度过大，会造成搅拌器马达负荷过大，也会造成进入污水后分散状况不好，影响使用效果。配得稀一些有助于提高使用效果。

（4）配成的溶液不要用离心泵转移，以免高速旋转的叶片造成聚合物的剪切降解。配置的具体方法如下：

--在容器中加入一定量的清水，按清水量及浓度计算所需的粉状聚合物量，称出聚合物；

--开启电动搅拌器，将清水搅出漩涡，搅拌器叶片末端的线速度不要超过8米/秒，以免造成聚合物降解；但又不能太慢，以免聚合物颗粒浮在水面上，或在水中下沉、结团。

--将聚合物缓缓撒入水的漩涡中，直至撒完。注意聚合物颗粒进入水里后不能相互粘连、结团。然后再搅拌一段时间，使聚合物颗粒充分溶解，最后成为均匀、透明、粘稠的溶液，无肉眼可见的团块。这段搅拌时间可以按下面的方法确定：

在夏季水温较高时，阴、阳离子型聚合物需搅拌1小时左右，非离子型聚合物需搅拌2小时左右；

在冬季水温较低时，阴、阳离子型聚合物需搅拌1.5小时左右，非离子型聚合物需搅拌3小时左右；

另外，配置浓度越高，聚合物溶解速度越快。溶解不均匀或不充分会影响使用效果。

粉状的聚丙烯酰胺在干燥、阴凉的地方可存放2年以上，但配成溶液后，其存放时间就很有限。一般来说，溶液浓度为0.1%时，非、阴离子型聚合物溶液不超过一周；阳离子型聚合物溶液不超过一天。溶液稳定性与浓度有关，配得越浓（如3%-5%）的溶液存放时间越长。但3%-5%的溶液不能直接去处理污水，使用前还要稀释。阳离子型聚丙烯酰胺溶液在PH<5.5时较稳定，PH>6时会因水解而迅速失效。它对铁离子和钙、镁离子比阴离子聚合物敏感。

铁离子是造成所有聚丙烯酰胺化学降解的催化剂，因此，在配置、转移、储存聚丙烯酰胺溶液时，要尽量避免铁离子进入。与溶液接触的设备最好用不锈钢、塑料、玻璃钢或表面涂树脂的碳钢制造。