摘要：本文聚焦于山西地区皮革加工行业产生的废水处理问题，深入探讨了聚丙烯酰胺作为絮凝剂在其中的应用实践。详细阐述了聚丙烯酰胺的作用机理、选型要点，结合山西当地皮革厂的实际案例，分析了其在废水絮凝净化过程中的工艺参数优化、处理效果以及对环境的影响。通过实践表明，合理运用聚丙烯酰胺能够显著提高皮革加工废水的处理效率和水质达标率，为山西乃至全国类似工业废水处理提供有益参考。

一、引言

山西作为我国重要的工业基地之一，皮革制造业也具有一定的规模。然而，皮革加工过程中会产生大量含有高浓度有机物、悬浮物、重金属离子等污染物的废水，若未经有效处理直接排放，将对周边水体环境造成严重破坏，威胁生态平衡和人类健康。在众多污水处理技术中，絮凝沉淀法因其操作简便、成本较低且能有效去除水中胶体颗粒和部分溶解性物质而广泛应用。聚丙烯酰胺作为一种高性能的高分子絮凝剂，凭借其独特的分子结构和优异的絮凝性能，在皮革加工废水处理领域展现出巨大潜力。因此，开展聚丙烯酰胺在山西地区皮革加工废水絮凝净化处理中的实践探索具有重要的现实意义。

二、聚丙烯酰胺的作用机理与特性

（一）作用机理

聚丙烯酰胺（PAM）是一种线型水溶性聚合物，其分子链上带有大量的活性基团，如酰胺基（-CONH₂）。当投入到废水中时，这些活性基团能够通过吸附架桥作用将水中细小的颗粒物连接起来，形成较大的絮体。同时，它还具有一定的电荷中和能力，可降低胶体颗粒表面的ζ电位，使颗粒间的排斥力减小，从而促进颗粒的聚集沉降。这种双重作用机制使得 PAM 能够高效地去除废水中的悬浮物、胶体及部分溶解性有机物，实现水质的初步净化。

（二）特性

1. 多样化的分子量范围：不同分子量的 PAM 适用于不同类型的废水处理。低分子量的 PAM 渗透能力强，适合处理低浊度的废水；而高分子量的 PAM 则具有较强的捕集能力，更利于高浓度悬浮物的去除。在山西皮革加工废水处理中，可根据废水的具体水质特点选择合适的分子量产品。

2. 离子特性可调：PAM 包括阴离子型、阳离子型和非离子型三种主要类型。阴离子型 PAM 适用于带正电荷较多的污水体系；阳离子型 PAM 对负电性污染物有较好的吸附效果；非离子型则在一些特殊工况下发挥作用。针对山西地区皮革加工废水复杂的成分构成，有时需要根据实际情况复配使用不同类型的 PAM 以达到最佳处理效果。

3. 良好的溶解性和稳定性：PAM 易溶于水，并能在一定时间内保持稳定的性能，便于配制和使用。这一特性保证了在连续的废水处理过程中，药剂能够均匀分散并持续发挥絮凝作用。

三、山西地区皮革加工废水的特点与挑战

（一）废水特点

1. 成分复杂：除了含有大量的动物毛发、皮屑等悬浮固体外，还含有鞣制过程中使用的铬盐、染料、油脂以及其他化学助剂残留。这些物质相互混合，使得废水呈现出高色度、高化学需氧量（COD）、高生化需氧量（BOD₅）以及含有重金属等特点。例如，某些小型皮革作坊排出的废水中铬含量可能远超国家标准限值数倍甚至数十倍。

2. 水质波动大：由于生产工艺的差异以及原料批次的不同，导致不同时间段产生的废水水质差异较大。这不仅增加了污水处理的难度，也对絮凝剂的选择和投加量控制提出了更高要求。

3. 水量季节性变化明显：受市场需求影响，山西地区皮革生产企业的生产活动存在明显的淡旺季之分，相应地，废水产生量也会随之大幅波动。这对污水处理设施的设计容量和运行管理带来了挑战。

（二）面临的挑战

1. 传统处理方法局限性凸显：过去常用的物理沉淀、生物处理等单一方法难以满足日益严格的环保排放标准。例如，单纯的生物处理对于含铬等有毒有害物质的耐受性较差，且处理周期长；普通沉淀池对细小颗粒物的去除效率不高。

2. 成本压力增大：随着环保要求的提高和企业社会责任意识的增强，如何在保证处理效果的前提下降低成本成为企业关注的焦点。高昂的设备投资、运行费用以及污泥处置成本都需要综合考虑。

3. 技术创新需求迫切：现有的一些先进技术虽然理论上可行，但在实际应用中仍面临诸多问题，如设备故障率高、维护困难、技术人员短缺等。因此，迫切需要寻找一种经济实用、高效稳定的污水处理新技术或改进现有工艺。

四、聚丙烯酰胺在山西某皮革厂的应用实例

（一）项目背景

位于山西南部的一家中型皮革制品有限公司，主要生产牛皮鞋面革等产品。该公司原有污水处理设施采用传统的混凝沉淀+活性污泥法组合工艺，但随着生产规模的扩大和环保标准的提升，出水水质时常不稳定，尤其是总铬和悬浮物指标偶尔超标。为了解决这一问题，企业决定引入聚丙烯酰胺进行深度絮凝净化试验。

（二）实验方案设计与实施步骤

1. 取样分析：首先对该厂不同工段排出的综合废水进行全面检测，包括 pH 值、SS（悬浮物）、COD、BOD₅、总铬等多项指标，了解废水的基本特性和污染程度。同时，采集多个水样进行小试实验，筛选出最适合该厂废水水质的 PAM 型号和最佳投加量范围。

2. 现场中试：在实验室小试基础上，选取具有代表性的生产时段进行现场中试。搭建临时加药装置，按照预定方案向调节池内的废水中缓慢加入选定的 PAM 溶液，同时开启搅拌设备确保充分混合反应。观察絮体形成情况、沉降速度以及上清液透明度等现象，记录相关数据并及时调整工艺参数。

3. 正式运行与优化调整：根据中试结果确定最终的工艺流程和技术参数后，对现有污水处理系统进行改造升级。新增 PAM 配制槽、计量泵等设备，实现自动化精准投加。在正式运行过程中，持续监测进出水水质变化，定期采集样本送检分析，根据实际情况微调 PAM 投加量和其他辅助药剂的使用比例，确保系统始终处于最佳运行状态。

（三）处理效果评估

经过一段时间的稳定运行后，对该厂采用聚丙烯酰胺强化絮凝后的污水处理效果进行了全面评估。结果显示：

|指标|处理前平均值|处理后平均值|去除率（%）|达标情况|

|---|---|---|---|---|

|SS（mg/L）|890|45|95.0|√|

|COD（mg/L）|1200|180|85.0|√|

|BOD₅（mg/L）|550|60|89.1|√|

|总铬（mg/L）|3.2|0.5|84.4|√|

从表中可以看出，各项主要污染物指标均有显著下降，出水水质稳定达到《山西省污水综合排放标准》中的一级标准要求。其中，悬浮物的去除率达到了惊人的 95%，这表明聚丙烯酰胺对皮革加工废水中的细小颗粒物具有很强的捕捉能力；化学需氧量和生化需氧量的大幅降低说明其在降解有机污染物方面也发挥了重要作用；总铬的有效控制则体现了 PAM 在重金属离子处理方面的优势。此外，通过显微镜观察发现，经 PAM 处理后的絮体结构紧密、体积较大且沉降性能良好，有利于后续污泥的浓缩脱水处理。

五、工艺参数优化策略

（一）pH 值的影响与调控

研究表明，pH 值会影响 PAM 分子链的伸展程度以及废水中污染物的存在形态，进而影响絮凝效果。一般来说，酸性条件下有利于阳离子型 PAM 发挥作用，而碱性环境更适合阴离子型 PAM。在实际运行中，通过对该厂废水进行酸碱度测试发现，其原水 pH 值约为 6.5 - 7.5，属于中性偏弱碱性范围。因此，选择阴离子型 PAM 作为主要絮凝剂，并适当添加少量氢氧化钠调节 pH 至 8.0 - 8.5，以提高絮凝效率。同时，设置在线 pH 监测仪表，实时监控并反馈调节结果，确保 pH 值稳定在最佳区间内。

（二）搅拌强度与时间的确定

合适的搅拌强度和时间是保证 PAM 与废水充分混合接触的关键因素之一。搅拌强度过大可能会导致已经形成的絮体破碎，降低沉降效果；反之，搅拌不足则会使药剂分散不均，影响絮凝反应的完整性。经过多次试验对比，确定了在该厂现有设备条件下的最佳搅拌转速为 150 - 200 r/min，搅拌时间为 3 - 5 min。在此范围内，既能使 PAM 快速均匀地分散到整个水体中，又能避免过度搅拌造成的负面影响。此外，采用先快后慢的两段式搅拌方式，先以较高转速快速混合，使药剂迅速扩散开来，然后再切换至较低转速缓慢搅拌，促进絮体的长大和密实化。

（三）PAM 投加量的精确控制

PAM 投加量过多不仅会增加处理成本，还可能导致水体黏度过高，反而不利于絮体的沉降；投加量过少则无法达到预期的絮凝效果。为此，建立了基于出水水质目标的动态投加控制系统。通过在线监测仪实时获取出水中的 SS、COD 等关键指标数据，利用预先建立的数学模型计算出所需的 PAM 投加量，并由计量泵自动精准投加。同时，考虑到废水水质的波动性，设置了安全余量和反馈修正机制，根据实际情况及时调整投加量，确保出水水质始终符合要求。

六、环境效益与经济效益分析

（一）环境效益

1. 减少污染物排放：通过有效去除皮革加工废水中的各类污染物，大大降低了排入自然水体的污染负荷，有助于改善受纳水域的水环境质量，保护水生生物多样性。特别是对重金属铬的控制，避免了其在当地生态系统中的积累和迁移转化带来的长期风险。

2. 节约水资源：处理后的达标尾水可以实现部分回用，用于生产过程中的一些对水质要求不高的环节，如车间清洗、设备冷却等，从而提高水的循环利用率，减少新鲜水的取用量，缓解当地水资源紧张的局面。

3. 推动行业绿色发展：本项目的成功实施为山西地区其他皮革企业提供了可借鉴的经验模式，引导整个行业向清洁生产、绿色制造方向转型，促进区域经济的可持续发展。

（二）经济效益

1. 降低运行成本：与传统处理方法相比，采用聚丙烯酰胺强化絮凝工艺后，由于处理效率提高，缩短了废水停留时间，减少了能耗和药剂消耗。同时，污泥产量减少且含水率低，降低了污泥处置费用。综合计算下来，每吨废水的处理成本降低了约 20%。

2. 避免环保罚款：稳定的达标排放避免了因超标排放而面临的高额罚款风险，保障了企业的正常生产经营秩序。此外，良好的环保形象也有助于提升企业在市场中的竞争力和社会声誉，为企业赢得更多的商业机会和合作伙伴。

3. 资源回收利用潜力：随着技术进步和市场需求的变化，未来还可以进一步探索从处理后的污泥中回收有价值的物质，如铬泥中的金属铬等，实现资源的最大化利用，创造额外的经济价值。

七、结论与展望

（一）结论

本研究通过对聚丙烯酰胺在山西地区皮革加工废水絮凝净化处理中的实践探索表明，合理选用聚丙烯酰胺并优化工艺参数，能够显著提高废水处理效果，使出水水质稳定达到相关排放标准。其作用机理主要包括吸附架桥和电荷中和两个方面，通过选择合适的分子量、离子类型以及控制 pH 值、搅拌强度、投加量等工艺参数，可以实现对不同特性废水的有效处理。同时，该技术具有良好的环境效益和经济效益，为山西乃至全国皮革行业的污水处理提供了一种可行的解决方案。

（二）展望

尽管目前的研究取得了一定成果，但仍有一些方面有待进一步完善。例如，如何进一步提高聚丙烯酰胺的使用效率，降低其降解产物对环境的潜在影响；开发更加高效、低成本的新型复合絮凝剂；探索与其他先进技术（如膜分离、高级氧化等）的耦合应用等。未来的研究方向应围绕这些问题展开深入探讨，不断推动皮革加工废水处理技术的创新与发展，为实现行业的绿色可持续发展贡献力量。