一、引言

新疆维吾尔自治区随着城市化进程的加速和经济的快速发展，城市废水排放量日益增加。有效的废水净化处理对于保护当地脆弱的生态环境、保障水资源的可持续利用具有极为重要的意义。传统的废水处理方法在面对复杂多变的城市废水时，往往存在处理效率不高、成本较高或产生二次污染等问题。聚丙烯酰胺（PAM）和聚合氯化铝（PAC）作为常见的水处理絮凝剂，在废水净化领域已有广泛应用，但如何将二者进行高效组合，充分发挥其协同作用，以提升新疆城市废水净化效果，是当前值得深入研究的课题。

二、新疆城市废水特点

新疆地域辽阔，气候干旱，城市废水具有一些独特的特征。一方面，由于水资源相对匮乏，城市污水回用率需求较高，对废水处理后的水质要求更为严格。另一方面，新疆城市废水的成分较为复杂，不仅含有一般的生活污水污染物，如有机物、悬浮物、氨氮等，还可能因当地工业结构特点，含有一定量的石油类、化工原料残留以及土壤侵蚀带来的泥沙等特殊污染物。此外，新疆部分地区冬季漫长寒冷，废水温度较低，这会对废水处理过程中的化学反应速率和生物处理效果产生影响，增加了废水净化的难度。

三、聚丙烯酰胺（PAM）与聚合氯化铝（PAC）单独作用原理及局限性

（一）聚合氯化铝（PAC）

PAC 是一种无机高分子絮凝剂，在水中水解后产生多种高价金属离子水解产物，这些水解产物能够中和废水中胶体颗粒表面的电荷，使其脱稳并聚集成较大的絮体沉淀。其优点是絮凝速度快、效率高，对水中的悬浮物、胶体物质有较好的去除效果，且成本相对较低。然而，PAC 单独使用时，对于废水中溶解性有机物的去除效果有限，生成的絮体相对较小且不够紧密，在低温低浊废水处理中效果可能会受到影响，而且过量使用容易导致水体 pH 值下降，产生一定的二次污染风险。

（二）聚丙烯酰胺（PAM）

PAM 是一种有机高分子絮凝剂，具有长长的分子链，能够通过吸附桥联作用将废水中的胶体颗粒和细小悬浮物连接起来，形成较大且稳定的絮体。它对废水中的悬浮物、有机物以及油类物质都有较好的捕集作用，尤其适用于处理含油废水和高浊度废水。但 PAM 单独使用时，需要较高的投加量才能达到较好的絮凝效果，成本较高。而且如果投加不当，可能会导致絮体过度生长，难以沉降，甚至可能造成管道堵塞等问题。此外，PAM 的降解产物可能会对环境产生一定的潜在影响。

四、聚丙烯酰胺与聚合氯化铝高效组合的应用优势

（一）协同絮凝作用

当 PAC 和 PAM 组合使用时，PAC 首先在水中迅速水解，中和胶体颗粒电荷，使颗粒脱稳形成微小絮体。随后 PAM 凭借其高分子量和长链结构，通过吸附桥联作用将这些微小絮体进一步聚集长大，形成更大、更紧密且沉降性能良好的絮体。这种协同絮凝作用大大提高了絮凝效果，能够更有效地去除废水中的悬浮物、胶体物质和部分有机物，显著降低出水浊度和污染物含量。

（二）提高处理效率与水质稳定性

组合使用可以弥补单一絮凝剂的不足。PAC 在低温低浊条件下絮凝效果可能不佳，而 PAM 的加入可以增强絮凝能力，提高在这种不利条件下的处理效率。同时，对于水质波动较大的城市废水，二者的组合能够更好地适应水质变化，稳定出水水质。例如在雨季，废水中悬浮物和有机物浓度升高，组合絮凝剂能够快速有效地应对这种变化，保证处理后的水质达标。

（三）降低成本与减少二次污染风险

相较于单独使用 PAM 时所需的大量投加，与 PAC 组合后可以减少 PAM 的用量，从而降低处理成本。并且 PAC 和 PAM 合理组合使用时，能够减少因单一絮凝剂过量使用带来的二次污染问题。例如 PAC 过量导致的水体酸性增加问题，在组合体系中可以通过调整二者投加比例得到一定程度的缓解，同时 PAM 的降解产物在组合作用下对环境的影响也相对较小。

五、聚丙烯酰胺与聚合氯化铝的协同机制

（一）电荷中和与吸附桥联的先后顺序

PAC 投入废水后，其水解产生的 Al³⁺等高价金属离子迅速向水中胶体颗粒表面扩散，中和颗粒表面的负电荷，使胶体颗粒之间的静电斥力减小，从而发生聚集形成微小的絮体核。这一过程主要是基于电荷中和原理，改变了胶体颗粒的表面性质，使其处于一种不稳定的脱稳状态。随后 PAM 加入，其分子链上的活性基团迅速吸附在已经脱稳的微小絮体上，通过吸附桥联作用将多个微小絮体连接在一起，形成更大的絮体。这种先后顺序的协同作用，充分发挥了 PAC 的电荷中和优势和 PAM 的吸附桥联特长，实现了高效的絮凝过程。

（二）絮体结构与生长的相互促进

PAC 形成的微小絮体为 PAM 提供了更多的吸附位点，有利于 PAM 分子链的伸展和吸附桥联作用的进行。而 PAM 的作用又进一步促进了絮体的生长和巩固，使形成的絮体更加密实、均匀且具有良好的沉降性能。在微观层面上，PAC 水解产物与胶体颗粒形成的初始絮体结构较为松散，PAM 的加入填充了絮体内部的空隙，增强了絮体的整体强度和稳定性。这种相互促进的絮体结构形成机制，有助于提高废水净化过程中固液分离的效率，减少水中残留的悬浮物和有机物。

六、影响聚丙烯酰胺与聚合氯化铝高效组合的因素

（一）投加顺序与间隔时间

投加顺序对组合絮凝效果有重要影响。一般先投加 PAC，再投加 PAM，这样可以遵循电荷中和先行，吸附桥联后续的原则，有利于发挥协同作用。间隔时间也需要严格控制，如果间隔时间过短，PAC 尚未充分发挥作用，PAM 就可能无法有效地吸附桥联；间隔时间过长，则可能导致 PAC 形成的微小絮体重新分散，影响后续 PAM 的絮凝效果。合适的间隔时间需要根据废水的性质、温度、搅拌条件等因素通过实验确定。

（二）投加量比例

PAC 和 PAM 的投加量比例是影响组合效果的关键因素之一。不同的废水水质和处理要求，需要不同的投加量比例。如果 PAC 投加量过多，可能会导致水体 pH 值过低，增加后续处理难度，同时也会造成 PAM 的浪费；如果 PAM 投加量过多，不仅会增加成本，还可能导致絮体过度生长、难以沉降等问题。因此，需要通过大量的实验研究，确定针对新疆城市废水特点的最优投加量比例，以达到最佳的絮凝效果和经济效益。

（三）搅拌条件

搅拌条件包括搅拌强度、搅拌时间和搅拌方式等。在 PAC 投加阶段，需要快速搅拌使 PAC 迅速水解并均匀分散在水中，与胶体颗粒充分接触进行电荷中和。搅拌强度一般控制在较高水平，搅拌时间较短。而在 PAM 投加后，应采用较慢的搅拌速度，避免破坏已经形成的较大絮体，搅拌时间相对较长，以保证 PAM 能够充分发挥吸附桥联作用。搅拌方式可以采用机械搅拌或水力搅拌，但都需要根据具体的处理设施和废水情况进行优化调整。

（四）废水水质特性

新疆城市废水的水质特性对组合絮凝效果影响显著。废水的 pH 值、温度、悬浮物浓度、有机物含量等都会影响 PAC 和 PAM 的作用效果。例如，酸性或碱性较强的废水可能会影响 PAC 的水解过程和 PAM 的分子构象；低温废水会使絮凝反应速率变慢，需要适当调整投加量和搅拌条件；高悬浮物浓度或高有机物含量的废水可能需要增加絮凝剂的投加量或采用特殊的组合工艺。因此，在实际应用中，需要对新疆不同城市的废水水质进行详细分析，以便制定针对性的高效组合策略。

七、实际应用案例与效果评估

（一）应用案例

以新疆某城市污水处理厂为例，该厂处理规模为[具体规模]立方米/日，主要处理城市生活污水和部分工业废水。在过去的处理工艺中，单独使用 PAC 或 PAM 时，出水水质在某些指标上难以稳定达标，尤其是在悬浮物和有机物去除方面存在一定的波动。后来采用了 PAC 与 PAM 高效组合的絮凝工艺，经过一段时间的调试和优化，确定了适合该厂废水水质的