聚丙烯酰胺(简称PAM)作为一类重要的絮凝剂广泛应用于水处理领域。PAM废水中含有大量的PAM、丙烯腈、丙烯酰胺(AM)、阻聚剂等，具有乳化程度高，黏度大，可生化性差，COD高的特点。研究表明:PAM生产废水中的聚丙烯酰胺会阻碍微生物对氧气的利用，而盐类物质会抑制微生物的有氧呼吸，由于这两方面的原因限制了PAM废水的生物降解效果。
目前，处理低浓度PAM生产废水的研究较多，主要包括生物接触氧化法、高级氧化法、特种活性污泥法等。但对于高浓度PAM生产废水的处理尚未开展深入研究。本文采用酸化混凝沉淀法处理高浓度PAM生产废水，研究了废水COD的去除效果，为PAM废水处理工艺的选择提供理论依据。
1、实验材料
1.1 水样来源与性质
实验废水取自南京某精细化工公司生产高分子水处理剂－聚丙烯酰胺排放的废水;出水CODCr为10350mg/L，TDS为1836mg/L，pH为12.27。
1.2 试剂、仪器与分析方法
(1)试剂
聚合氯化铝PAC，聚合氯化铝铁PAFC，三氯化铁FeCl3和聚合硫酸铁PFS，硫酸(98%)和氢氧化钠。
(2)仪器
DＲB200COD消解仪，HACH;DＲ2800分光光度计，HACH;pH计，梅特勒－托利多仪器;MY3000－6C智能型混凝试验搅拌仪。
1.3 试验方法与装置
酸化－混凝试验方法采用烧杯试验法。滴加H2SO4溶液调节PAM废水pH值，然后加入一定量混凝剂，采用六联搅拌桨50r/min快速搅拌15min，最后加入1mg/L聚丙烯酰胺(PAM)溶液，50r/min慢速搅拌5min。反应结束后静置沉降1h，取上清液测定COD。
2、结果与分析
2.1 混凝处理聚丙烯酰胺废水
分别选用PAC、PAFC、PFS和FeCl3四种混凝剂处理PAM生产废水。混凝剂的投加量为200mg/L，考察不同混凝剂对COD去除效果的影响，结果如图1所示。该废水加入混凝剂后溶液仍然处于原来的乳化状态，没有任何沉淀或者分成出现，废水COD没有任何去除。单纯的混凝处理对于高浓度PAM废水没有任何去除作用。
2.2 酸化－混凝处理聚丙烯酰胺废水
使用H2SO4调节废水pH值，在不同初始pH条件下加入一定量的混凝剂，测定不同pH条件下，PAM废水混凝处理后的出水COD。
控制废水的pH分别为12，10，8，6.5和5，混凝剂的投加量为200mg/L，对比PAC、PAFC、PFS和FeCl3四种混凝剂对废水COD去除效果的影响，结果如图2所示。
PAC对废水COD的去除效果如图2所示。废液pH调节至10，加入200mg/LPAC后混凝效果不明显，溶液仍为乳白色;继续pH调节至8，混凝效果出现，有矾花形成，但矾花较细，沉降较慢，剩余COD为2610mg/L，当pH调节至6.5，混凝效果显著，矾花较大，沉降速度快，上清液较清澈，剩余COD为2270mg/L。当废水pH=5，COD去除效果变化不大。
PAFC对废水COD的去除效果如图3所示。PAFC对PAM废水的混凝效果不佳，即使酸化预处理至废水pH5，混凝效果也不明显。反应结束后，底部会出现部分白色细小矾花沉淀，但溶液仍为乳白色液体。剩余COD为6760mg/L。
PFS对废水COD的去除效果如图4所示。PFS对PAM废水的混凝效果与PAC相当，当pH调节至8，混凝效果开始出现，有矾花形成，但矾花较细，沉降较慢，上清液仍然浑浊，剩余COD为2610mg/L，当pH调节至6.5，混凝效果显著，矾花较大，沉降速度快，上清液较清澈，剩余COD为2270mg/L。继续调节溶液的pH至5，混凝效果反而下降。与PAC相比，PFS对pH更敏感，适用范围更窄，并且PFS处理后出水水质变黄，色度明显增加。
FeCl3对废水COD的去除效果如图5所示。FeCl3对PAM废水的混凝效果不佳，即使酸化预处理至废水pH5，混凝效果也不明显。反应结束后，底部会出现部分黄色细小矾花沉淀，但溶液仍未澄清。剩余COD为6100mg/L。
酸化－混凝处理的实验结果表明当废水pH调节至6.5，混凝剂PAC对PAM废水COD的去除效果最好，出水COD为2270mg/L，COD去除率高达78.1%。
2.3 PAC投加量对废水COD去除效果的影响
调节废水pH为6.5，考察PAC投加量对废水COD去除效果的影响。由图5可见，PAC为200mg/L时，废水COD去除率最高，达到78.1%。当PAC加入量过小时，不易使胶体颗粒脱稳，形成的絮状体小不易沉降;而PAC加入量过大时，溶液中带电粒子浓度增大，由于带有相同电性，使得粒子之间相互排斥，难以沉降，重新回到稳定状态。
2.4 不同絮凝剂对废水COD去除效果的影响
废水pH为6.5，混凝剂PAC投加量为200mg/L，絮凝剂投加量为1mg/L。实验选取了5种不同类型的絮凝剂，考察不同类型的絮凝剂对废水COD去除效果的影响。
5种絮凝剂分别为Kemira系列产品A，B、C、D和E。A和B属于阳离子聚丙烯酰胺，C和D属于阴离子聚丙烯酰胺，E属于非离子聚丙烯酰胺。
由表1可见，Kemira阳离子聚丙烯酰胺A和B的絮凝效果明显优于阴离子及非离子聚丙烯酰胺。因此，选择Kemira阳离子聚丙烯酰胺A或B与混凝剂PAC配合使用处理PAM生产废水，可以达到最佳的COD去除效果。此外，该工艺对TDS也有一定的去除效果，TDS去除率达到36.8%左右。
3、结语
采用酸化－混凝法处理高浓度PAM生产废水，在废水pH6.5的条件下，对比了PAC、PAFC、PFS和FeCl34种混凝剂对废水COD的去除效果，这4种混凝剂的性能排序为:PAC＞PFS＞FeCl3＞PAFC。
PAC混凝剂配合Kemira阳离子絮凝剂处理PAM废水，可以达到最佳的COD去除效果，COD去除率达到83.2%以上，TDS去除率达到36.8%左右。（来源：凯米拉化学研究(上海)有限公司）