一、引言

随着宁夏地区城市化进程的加速，城市生活废水的排放量日益增加，对当地生态环境和水资源循环利用构成了严峻挑战。有效的废水净化处理成为保障区域水环境安全和可持续发展的关键任务。聚丙烯酰胺（PAM）和聚合氯化铝（PAC）作为常见的水处理药剂，在废水处理领域有着广泛的应用前景，其在宁夏地区城市生活废水处理中的合理应用对于改善当地水环境具有重要意义。

二、宁夏地区城市生活废水特点

宁夏地区城市生活废水具有独特的特征。一方面，其成分复杂，含有大量的有机物、悬浮物、微生物以及各类无机盐等。例如，餐饮废水中含有较多的油脂、食物残渣；家庭生活污水中有洗涤剂、粪便污水等。另一方面，由于宁夏地区的气候和生活习惯等因素，废水的水质和水量在不同季节和时段波动较大。冬季气温较低时，水体的粘度和悬浮物沉降特性会有所变化；而在节假日等特殊时期，废水排放量会显著增加，给处理系统带来较大负荷。

三、聚丙烯酰胺和聚合氯化铝的作用原理

（一）聚合氯化铝（PAC）

聚合氯化铝是一种无机高分子混凝剂。它在水中水解后，产生大量的铝离子和羟基离子等活性成分。这些离子能够与废水中的胶体颗粒和悬浮物发生电中和作用，降低颗粒表面的电荷，使颗粒间的距离减小，从而凝聚成较大的絮体。同时，PAC 的水解产物还能通过吸附架桥作用，将较小的絮体进一步连接成更大的矾花，便于后续的沉淀去除。例如，在含有较多负电荷胶体颗粒的废水中，PAC 提供的正电荷离子可以中和胶体颗粒的电荷，使其失去稳定性而相互聚集。

（二）聚丙烯酰胺（PAM）

聚丙烯酰胺是一种有机高分子絮凝剂。它具有线性分子结构，分子链上含有大量的活性基团。当 PAM 溶解于水中并加入到废水处理体系后，其分子链能够伸展并在废水中形成三维网络结构。一方面，PAM 可以通过吸附作用将废水中的悬浮物、胶体颗粒等包裹在其中，形成更大更紧密的絮体；另一方面，它还能够增强絮体的稳定性，防止絮体在水流冲击等情况下破碎。PAM 可以分为阴离子型、阳离子型和非离子型，在宁夏地区城市生活废水处理中，根据废水的性质和处理需求选择合适的离子类型至关重要。例如，对于含有机物较多、pH 值适中的废水，阴离子型 PAM 可能具有较好的絮凝效果；而对于一些带有特定电荷的悬浮物较多的废水，阳离子型 PAM 则能发挥更好的作用。

四、在宁夏地区城市生活废水处理中的实际应用

（一）药剂投加量的确定

在宁夏地区城市生活废水处理实践中，确定合适的聚丙烯酰胺和聚合氯化铝投加量是关键。通过多次现场试验和小试研究，发现投加量受到废水水质、水温、pH 值等多种因素的影响。一般来说，对于宁夏地区典型的城市生活废水，聚合氯化铝的投加量在 20 - 50mg/L 之间，聚丙烯酰胺的投加量在 1 - 5mg/L 之间。但在实际运行中，需要根据每天的水质监测数据进行微调。例如，在夏季气温较高时，废水中的微生物活性较强，有机物分解较快，此时可能需要适当增加 PAC 的投加量以应对可能增加的胶体颗粒；而在冬季水温较低时，PAM 的投加量可能需要适当调整，因为低温会影响其分子链的伸展和絮凝效果。

（二）投加顺序和混合方式

投加顺序和混合方式对处理效果也有显著影响。在宁夏地区的废水处理实践中，通常先投加聚合氯化铝，使其与废水充分混合反应，形成初步的絮体后，再投加聚丙烯酰胺。这样可以利用 PAC 的水解产物为 PAM 提供更好的吸附和絮凝环境。在混合方面，采用机械搅拌和水力搅拌相结合的方式。在投加药剂初期，通过快速机械搅拌使药剂迅速分散到废水中，一般搅拌速度控制在 100 - 200r/min，搅拌时间约 1 - 2 分钟；然后降低搅拌速度至 30 - 50r/min，进行慢速搅拌，使絮体进一步成长和稳定，慢速搅拌时间约 10 - 15 分钟。这种混合方式能够确保药剂与废水充分反应，提高絮凝效果。

（三）处理工艺流程中的应用

在宁夏地区城市生活废水处理工艺流程中，聚丙烯酰胺和聚合氯化铝主要应用于混凝沉淀环节。废水首先经过粗格栅去除较大的悬浮物和杂质，然后进入细格栅进一步过滤。之后流入调节池，在调节池中对废水的水质和水量进行调节，使其均匀稳定地进入混凝沉淀池。在混凝沉淀池中，依次投加聚合氯化铝和聚丙烯酰胺，经过絮凝反应后，形成较大的絮体沉淀下来，上清液则流入后续的处理单元。例如，在一些大型的城市污水处理厂，通过这种混凝沉淀处理后，废水中的悬浮物去除率可以达到 60% - 80%，化学需氧量（COD）也能得到有效降低，为后续的生物处理等工艺减轻了负荷。

五、处理效果评估

（一）水质指标改善情况

通过对宁夏地区多个城市生活废水处理厂的长期监测数据显示，使用聚丙烯酰胺和聚合氯化铝进行混凝沉淀处理后，废水的各项水质指标得到了明显改善。悬浮物（SS）浓度从处理前的 150 - 300mg/L 降低到 30 - 50mg/L 以下，达到了国家相关排放标准的限值要求。化学需氧量（COD）去除率在 30% - 50%之间，生化需氧量（BOD）去除率也在 25% - 40%左右。这表明这两种药剂的协同作用能够有效地去除废水中的有机物和悬浮物，提高了废水的可生化性和后续处理的效率。

（二）污泥特性分析

在处理过程中产生的污泥量和污泥特性也是评估处理效果的重要方面。经测定，使用聚丙烯酰胺和聚合氯化铝处理后的污泥含水率相对较低，一般在 95% - 97%之间，这有利于污泥的后续脱水处理。污泥的体积也相对较小，减少了污泥处置的难度和成本。同时，对污泥的成分分析表明，其中含有丰富的有机物和氮、磷等营养物质，可以进一步考虑污泥的资源化利用，如作为肥料或进行污泥厌氧消化产沼气等。

六、面临的挑战与应对策略

（一）药剂成本控制

在宁夏地区城市生活废水处理中，聚丙烯酰胺和聚合氯化铝的药剂成本是一个重要的考虑因素。由于需要长期大量使用这两种药剂，其采购和运行成本较高。为了降低成本，一方面可以与供应商建立长期合作关系，争取更优惠的采购价格；另一方面，通过优化药剂投加量和投加方式，提高药剂的利用率。例如，采用自动化的药剂投加控制系统，根据实时水质数据精确控制药剂投加量，避免药剂的浪费。

（二）水质波动适应性

宁夏地区城市生活废水的水质波动较大，这给聚丙烯酰胺和聚合氯化铝的处理效果带来了一定的挑战。为了提高处理系统对水质波动的适应性，可以采取多种措施。一是加强水质监测的频率和精度，及时掌握水质变化情况；二是设置调节池的容量和停留时间，使废水在进入混凝沉淀环节前能够充分混合和均衡水质；三是根据实际情况灵活调整药剂的种类和投加量，例如在水质异常时，可以适当增加辅助药剂或调整 PAM 和 PAC 的搭配比例。

（三）二次污染防控

在使用聚丙烯酰胺和聚合氯化铝进行废水处理过程中，需要注意二次污染的防控。例如，聚丙烯酰胺在一定条件下可能会残留一些未反应的单体，这些单体具有一定的毒性。为了减少二次污染风险，可以选择高质量的药剂产品，确保其纯度和安全性；同时，在处理后的出水中加强监测，确保残留单体等有害物质的含量符合相关标准。对于处理过程中产生的污泥，要严格按照环保要求进行处置，防止污泥中的有害物质对土壤、水体等造成二次污染。

七、结论

通过在宁夏地区城市生活废水净化处理中的实践探索，聚丙烯酰胺和聚合氯化铝在去除废水中的悬浮物、有机物等方面表现出了良好的效果。合理的药剂投加量、投加顺序和混合方式以及在处理工艺流程中的应用，能够有效改善废水水质，提高后续处理单元的运行效率。然而，在实际应用中也面临着药剂成本控制、水质波动适应性和二次污染防控等挑战。通过采取相应的应对策略，如优化采购与投加、加强水质监测与调节、严格防控二次污染等措施，可以充分发挥这两种药剂在宁夏地区城市生活废水处理中的优势，为保障当地水环境安全和水资源的可持续利用做出积极贡献