我國(guó)城市缺水有4種類型，即資源型缺水、工程型缺水、管理型缺水和污染型缺水等。

我國(guó)河川多年平均徑流量為2.62×1012m3，相當(dāng)于全球年徑流量的5.6％，居世界第6位。但人均占有量只有2392m3/a，相當(dāng)于世界人均占有量10800 m3/a的22％，是美國(guó)的1/5，加拿大的1/50，居世界第110位，被列入世界12個(gè)貧水國(guó)家名單。

據(jù)統(tǒng)計(jì)，1996年在全國(guó)的666個(gè)城市中，有330個(gè)不同程度缺水，其中嚴(yán)重缺水的達(dá)108個(gè)；在32個(gè)百萬(wàn)人口以上的特大城市中，有30個(gè)城市長(zhǎng)期受缺水的困擾。值得注意的是，在我國(guó)經(jīng)濟(jì)比較發(fā)達(dá)、人口比較集中的地區(qū)，特別是水資源短缺地區(qū)的城市，水的供需矛盾尤為突出。據(jù)報(bào)導(dǎo)，由于供水不足，城市工業(yè)每年的經(jīng)濟(jì)損失達(dá)2300億元。同時(shí)給城市居民生活造成許多困難和不便，作為城市社會(huì)中的一種隱憂。

近年隨著國(guó)家環(huán)境保護(hù)力度的逐步加大，PAM用于污水處理劑和污泥脫水劑的市場(chǎng)需求量快速增長(zhǎng)?？梢赃@樣說(shuō)，一方面環(huán)保給PAM提供了廣闊的市場(chǎng)空間，另一方面PAM也為我國(guó)的環(huán)保事業(yè)發(fā)揮著急先鋒的重要作用。

PAM的酰胺基可與許多物質(zhì)親和、吸附而形成氫鍵。高相對(duì)分子質(zhì)量的PAM在被吸附粒子間形成橋聯(lián)，生成絮團(tuán)，有利于微粒下沉。聚丙烯酰胺類絮凝劑能適應(yīng)多種絮凝現(xiàn)象，其用量小、效率高，生成的泥渣少、后處理容易，對(duì)某些情況具有特殊的價(jià)值。我國(guó)的原水處理、城市污水處理和工業(yè)廢水處理行業(yè)都在不同程度的使用PAM作為絮凝劑。PAM是目前應(yīng)用廣、效能高的高分子有機(jī)合成絮凝劑。因而PAM在水處理方面的應(yīng)用具有特別重要的意義。

聚丙烯酰胺的酰胺基（—CONH2）可與許多物質(zhì)親和、吸附形成氫鍵。高相對(duì)分子質(zhì)量PAM在被吸附的粒子間形成“橋聯(lián)”，使數(shù)個(gè)甚至數(shù)十個(gè)粒子連接在一起。生成絮團(tuán)，加速粒子下沉。這使它成為理想的絮凝劑。PAM絮凝劑主要用來(lái)處理上水和各種廢水。與傳統(tǒng)無(wú)機(jī)絮凝劑相比較的優(yōu)點(diǎn)在于：品種多，能適應(yīng)多種條件，劑量小、效率高，生成的泥渣少，后處理容易。

聚丙烯酰胺是目前世界上應(yīng)用廣、效能高的高分子有機(jī)合成絮凝劑，也是我國(guó)目前使用多的絮凝劑。聚丙烯酰胺有陽(yáng)離子型、陰離子型以及非離子型3種類型，適用于不同的用途以及不同的絮凝對(duì)象。

相對(duì)分子質(zhì)量高的PAM的溶液高濃度為0.5%，而較低相對(duì)分子質(zhì)量的PAM，其溶液粘度則可配置為1%或稍高一點(diǎn)。在絮凝處理中，溶液還要再稀釋到0.02%以下，配置成PAM溶液后不宜過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的存放，以免變質(zhì)。

處理飲用水的PAM有嚴(yán)格的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，殘余單體含量在0.05%以下，PAM用量在2×10-6以下。

非離子型PAM類絮凝劑由于不帶離子型官能團(tuán)，因此，與陰離子型PAM類絮凝劑相比具有以下特點(diǎn)：絮凝性能受廢水pH值和鹽類波動(dòng)的影響??；在中性或堿性條件下，其絮凝效果(沉降速度)不如陰離子型，但在酸性的條件下卻優(yōu)于陰離子PAM；絮體強(qiáng)度比陰離子型高分子絮凝劑強(qiáng)。

陽(yáng)離子型PAM的相對(duì)分子質(zhì)量通常比陰離子型或非離子型的聚合物低，其澄清性能主要是通過(guò)電荷中和作用而獲得。這類絮凝劑的功能主要是絮凝帶負(fù)電荷的膠體，具有除濁、脫色等功能，適用于有機(jī)膠體含量高的廢水，例如染色、造紙、紙漿、食品、水產(chǎn)品加工與發(fā)酵等工業(yè)廢水，以及城市下水處理工藝中的污泥脫水等。城市與工業(yè)污水常用活性污泥法處理，生化污泥常常是親水性很強(qiáng)的膠體，所含水極難脫去，若采用陽(yáng)離子型PAM類絮凝劑，能收到良好的脫水效果。

陰離子型PAM絮凝劑適用于粒子表面帶正電荷的膠體，和陽(yáng)離子型PAM類絮凝劑相比，陰離子型PAM類絮凝劑相對(duì)分子質(zhì)量較高，而且，由于同一個(gè)分子內(nèi)離子型基團(tuán)間相互排斥，在水中的分子伸展度比較大，因而具有良好的粒子絮體化性能。它們可有效地用于礦物懸浮液的沉降分離。當(dāng)所處理的水是pH值為中性到堿性的含無(wú)機(jī)質(zhì)多的懸液時(shí)是適用的。例如，在氧化鎂熔煉、鋅的冶煉、磷酸等生產(chǎn)工藝中，可作為沉降促進(jìn)劑。在水處理中，除可用于煉鐵高爐、鋁加工、造紙、河砂礫洗滌等的廢水處理外，還應(yīng)用在城市下水的一級(jí)處理中。

PAM類絮凝劑能適應(yīng)多種絮凝對(duì)象，對(duì)某些情況有特殊的價(jià)值，應(yīng)用中使用效果與選型、劑量和絮凝工藝有關(guān)。例如某鋼廠收塵污水的絮凝澄清，原先使用陰離子度為20%-30%的PAM，單耗高達(dá)2.5g/m3污水，而溢流濁度在300*10^-6以上。改用陰離子度高的PAM，單耗僅0.2g/m3，而溢流濁度在50*10^-6一下。一般PAM相對(duì)分子質(zhì)量越高，單耗越低。如某酸浸油礦漿，用相對(duì)分子質(zhì)量為1100*10^4的PAM，單耗為30g/t礦，沉降速度為1.5mm/s，若用相對(duì)分子質(zhì)量為300*10^4同類型PAM，要達(dá)到同樣的沉降速度，單耗達(dá)80g/t礦。

PAM可用于處理電廠用水。在電廠用水處理中，首先要對(duì)原水(如河水)進(jìn)行澄清處理。常用的化學(xué)方法就是將PAM和無(wú)機(jī)凝聚劑(如石灰、硫酸鋁、聚合氯化鋁)配合使用。因?yàn)?，如果單用無(wú)機(jī)凝聚劑，需要高濃度才有效，合用PAM后，無(wú)機(jī)絮凝劑用量可大大下降。這就可以避免無(wú)機(jī)凝聚劑由于用量大而容易在冷卻塔等的換熱表面上沉積出來(lái)，加速設(shè)備的腐蝕和結(jié)垢。例如，把石灰、聚合氯化鋁和PAM一起使用時(shí)，水澄清能力會(huì)大大提高。

在工業(yè)用水處理中，相對(duì)分子質(zhì)量低的聚丙烯酰胺還可用作冷卻水的阻垢劑。相對(duì)分子質(zhì)量低的(10^4)陰離子型聚丙烯酰胺能阻止鹽類晶體析出和成長(zhǎng)，使固體顆粒懸浮而不致沉積，對(duì)鍋爐、冷卻塔及熱交換器能起到阻垢作用。例如37.5份相對(duì)分子質(zhì)量在100*10^4以下的聚丙烯酰胺和50份共聚磷酸鈉組成的阻垢劑配方，可使嚴(yán)重結(jié)垢的換熱器表面變?yōu)榛旧喜唤Y(jié)垢。

工業(yè)用水除需絮凝懸濁物外常有更多的要求，因此，應(yīng)把PAM類高分子絮凝劑與無(wú)機(jī)類絮凝劑和一些其他添加劑，如阻垢劑、殺菌滅藻劑等配合使用。

由于我國(guó)水污染嚴(yán)重，全國(guó)七大水系中近一半河段受不同程度污染。湖泊、水庫(kù)富營(yíng)養(yǎng)化嚴(yán)重，且以太湖、巢湖、滇池嚴(yán)重。流經(jīng)城市的河段超過(guò)三類標(biāo)準(zhǔn)而不適用于生活用水的達(dá)78%，50%以上的城市地下水受到不同程度的污染。(中國(guó)跨世紀(jì)綠色工程規(guī)劃)第一期完成后，七大流域新增城市集中式污水處理能力為1799*1O^4t/d，每年消減化學(xué)需氧量(COD)為337*10^4t；三大湖泊新增城市集中式污水處理能力為104*10^4t/d，4年削減COD為29*10^4t，總氮為2.93*10^4L，總磷為3200t；重點(diǎn)沿海城市新增集中式污水處理能力為104*10^4t，每年削減COD為30*10^4左右。

在污水處理方面，我國(guó)城市污水處理率達(dá)20%-30%，工業(yè)廢水處理率達(dá)84%，城市排污設(shè)施普及率達(dá)70%。

污水處理和工業(yè)廢水處理廠的污水都需用聚丙烯酰胺等絮凝劑進(jìn)行絮凝澄清凈化處理。在機(jī)械脫水前必須用PAM進(jìn)行有效的預(yù)處理，以改善污泥性能，提高機(jī)械設(shè)備的生產(chǎn)能力。污泥脫水所用PAM越來(lái)越傾向于使用陽(yáng)離子產(chǎn)品，特別是丙烯酰胺與丙烯羥基乙烷三甲胺氯化物的共聚物。陰離子型聚丙烯酰胺也廣泛使用，單獨(dú)用或與陽(yáng)離子聚合物聯(lián)合使用。一般用量為平均污泥(含水70%)量的2%-5%

PAM在污水處理中已經(jīng)發(fā)揮了很大的作用。在這些方面PAM的應(yīng)用例子很多。例如，使用胺甲基化聚丙烯酰胺為6.25mg/L加至工業(yè)污泥中，污泥濾速可由120s濾過(guò)總量的35%提高到35s濾過(guò)100%?；钚晕勰嗉尤?%的胺甲基聚丙烯酰胺(即陽(yáng)離子型聚丙烯酰胺)處理，懸浮物可由14133mg/L降至33mg/L，污水的一級(jí)處理中也廣泛使用PAM。電鍍廢水含Zn2+為150mg/L，加入不到10mg/L的部分水解的PAM，Zn2+降至5mg/L以下。另一個(gè)為水含二價(jià)鉻為150mg/L，三價(jià)鉻為102mg/L，加1mg/L水解聚丙烯酰胺(相對(duì)分子質(zhì)量為(550-1000)*10^4)后，就變成無(wú)色透明的溶液，懸浮物小于50mg/L，Pb2+為500mg/L；經(jīng)水解度為5%-10%，相對(duì)分子質(zhì)量為(550-1000)*10^4的PAM處理(用量為2mg/L)，懸浮物降至50mg/L，Pb2+小于0.1mg/L，在印染廢水中，排出的活性染料廢水中COD為80mg/L，用1mg/L水解度為20%-40%，相對(duì)分子質(zhì)量為(550-1000)*10^4的PAM處理，COD可降至60mg/L；古馬隆廢水，處理前乳白混濁，加3mg/L的水解PAM即獲透明無(wú)色水。含礦物油的洗滌水，處理前為乳濁液，油含量大于2000mg/L，經(jīng)5mg/L PAM的處理，獲得無(wú)色澄清水，油含量小于10mg/L。皮革廢水中含有大量蛋白質(zhì)等有機(jī)物，用400mg/L的硫酸亞鐵先使其析出，然后加2mg/L水解PAM，即可將COD由814-3497mg/L降至107-778mg/L，總鉻含量由257mg/L降至接近零，COD可下降70%-80%。食品、制藥工業(yè)廢水中含有大量蛋白質(zhì)、脂肪等，一般先加鐵或聚合氯化鋁鋁鹽，使其析出，然后加PAM絮沉，析出的蛋自質(zhì)可回收作飼料或提取氨基酸等。

隨著城市人口的增加，水處理的量將不斷增加。根據(jù)環(huán)保要求，新建水廠的污泥需統(tǒng)一進(jìn)行污泥脫水處理，改造的供水廠的污泥也需達(dá)到脫水排放要求。由于一些城市的潔凈地下水水位下降較快，地表水水質(zhì)變差，城市供水中PAM用量必將迅速增加。預(yù)計(jì)今后10年中，PAM用于原水處理的總消費(fèi)量將大大增加。

目前我國(guó)大城市的污水處理廠已普遍采用污泥脫水工藝。下表列舉了幾個(gè)重要城市的污水排放和處理狀況。

注：杭州三堡污水處理廠所用PAM為15%水溶液。

城市污水處理將是PAM增長(zhǎng)快的市場(chǎng)。根據(jù)可持續(xù)發(fā)展概念，我國(guó)對(duì)三廢治理的要求將會(huì)更高。在環(huán)保及土地費(fèi)用較高的地區(qū)，采用PAM進(jìn)行污泥脫水，可提高污水處理效果，減少污泥排放量，具有較好的社會(huì)、經(jīng)濟(jì)效益。隨著太湖、長(zhǎng)江、巢湖、滇池、淮河等流域的限期治理，PAM作為水處理劑的用量必將增長(zhǎng)。

我國(guó)城市水處理PAM用量?jī)H為美國(guó)的1/9。最近，國(guó)家環(huán)?？偩趾陀嘘P(guān)部門要求在水費(fèi)中增加污水處理費(fèi)及限制飲用水中鋁含量，這為PAM在城市供水和污水處理領(lǐng)域的市場(chǎng)開(kāi)發(fā)打開(kāi)了空間。

工業(yè)廢水處理是PAM用于水處理的又一重要方面。大型石化企業(yè)對(duì)環(huán)保較為重視，大部分使用了PAM作污水處理絮凝劑。石油化工領(lǐng)域的PAM年消費(fèi)量約為900t。其他如鋼鐵、制糖、建材及印染行業(yè)的廢水處理中也不同程度地使用PAM絮凝劑。

40年來(lái)PAM作為絮凝劑得到了穩(wěn)步增長(zhǎng)，市場(chǎng)日漸擴(kuò)大，現(xiàn)已廣泛用于制糖業(yè)中的糖液和廢液的處理、食品加工、化工、濕法治金、洗煤、精礦回收、醫(yī)藥、建筑、環(huán)保、城市污水及工業(yè)循環(huán)水等眾多行業(yè)。

PAM作絮凝劑的應(yīng)用還在進(jìn)一步的開(kāi)發(fā)，使用的多為相對(duì)分子質(zhì)量大(800*10^4以上)、低羧基的產(chǎn)品。一個(gè)新的動(dòng)向是PAM與其他有機(jī)物如木質(zhì)素磺酸鹽、依康酸丁酯和辛酯的鉀鹽與苯乙烯的共聚物共用或PAM與氯化亞鐵、硫酸錳、氯化鈣、硫酸鈉等無(wú)機(jī)物共用，以獲得它們的協(xié)同效果。混合絮凝劑在價(jià)格上更具有競(jìng)爭(zhēng)能力。

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