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从1991年开始,我厂技术人员对佛山水司供水厂在各种复杂水质条件下的锰砂净水 石英砂净水生产中如何用好助凝剂聚丙烯酰胺,使混凝后产生一种粒度大、比重大而结实的矾花进行了生产性应用试验,获得了满意的助凝沉淀效果。几年来的实践不但解决了锰砂净水 石英砂净水生产中处理各种复杂原水水质的难题,而且在保证水质和不增加锰砂净水 石英砂净水成本的前提下,使生产能力大幅度提高。
0 H: x1 R g% v- ~2 \5 q8 N# V1 试验& u3 H9 S- ~, X7 [. O; y
5 i9 i; ~, ?$ r" V0 @1.1 试验仪器与试剂
, b& t, u, g+ |1 i( v 6组搅拌叶片的混凝搅拌机;浊度计和pH计;聚丙烯酰胺;氢氧化钠;硫酸铝或聚合氯化铝;1L烧杯;各种刻度吸管。
9 E" J( A" w% S! ^( i1.2 试验条件及方法
# L/ v2 E! R- y" U% W! N 按《给斜管填料》和《斜管填料工程理论与应用》中介绍的凝聚试验方法,模拟锰砂净水 石英砂净水生产工艺的混合搅拌条件为:搅拌转速150 r/min,搅拌时间3min;絮凝反应搅拌条件为搅拌转速50r/min,搅拌时间10min。观察并记录矾花形成情况,静止沉淀10min,同时观察并记录矾花沉淀情况和检测上清液浊度及pH值。当出现常用锰砂净水 石英砂净水方法不能净化处理原水时,首先应进行最优投矾量试验选出最佳投矾量,然后进行模拟锰砂净水 石英砂净水生产的助凝沉降试验,最后将助凝试验结果运用到锰砂净水 石英砂净水生产实际中。
. y& M4 V- j1 X( M1.3 试验结果3 Q9 T4 ^3 x/ ^1 o
1.3.1 聚丙烯酰胺最佳投量1 U. G2 c+ e- |
表1的结果表明:聚丙烯酰胺作为锰砂净水 石英砂净水助凝剂,其最佳投量是0.03~0.4mg/L。在锰砂净水 石英砂净水生产中也证明了投加量少于0.03mg/L时它的助凝效果不显著;超过0.4mg/L时它的助凝作用过快,形成的矾花颗粒很大,易造成大量的污泥沉积在反应池的后部和沉淀池的前部,沉淀池的长度和面积不能充分利用,影响反应沉淀效果。
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1 i( h0 p7 J+ v# W- Z表1 聚丙烯酰胺最佳投量试验结果 杯号 固体聚合氯化铝投加量(mg/L) 固体聚丙烯酰胺投加量(mg/L) 矾花描述 混液面沉速(mm/s) 上清液浊度(NTU) 上清液PH值
/ U! g) u/ l' C% E! G: NA1 3 0 很细 0.30 9.6 6.6 , y; h6 Z. ^- V2 Q8 H9 I
A2 3 0.01 很细 0.38 4.9 6.6 : U" O/ }! @' S
A3 3 0.03 大、实 0.57 3.1 6.6
2 v' `% q8 w) W @A4 3 0.06 较大、重 0.83 3.0 6.6
# b* H7 L2 I6 L" k9 d( j3 aA5 3 0.10 很大、重 1.70 3.2 6.6 ! H9 X% d0 { s7 ^2 W* k; x* g' ?2 r
A6 3 0.30 很大、重 3.12 3.1 6.6
6 A: G1 _0 D' uA7 3 0.60 助凝剂加入后迅速形成粗而结实的矾花,3min后矾花沉底,上清透明。 2.8 6.6 $ _- \$ k+ f; |( N N
A8 3 1.00 2.9 6.6
5 X; K {+ s2 N9 I( Z7 t& s& _/ YB1 5 0 很细 0.30 7.2 7.5 4 e# X& e' c( P1 G
B2 5 0.10 很细 0.32 2.8 7.5 - R: K' M) F3 v, W
B3 5 0.03 大、实 0.83 2.9 7.5
6 c4 Q' B& [' Q7 }0 r8 V1 GB4 5 0.06 较大、重 3.12 7.2 7.5 + J( P0 ~6 m H N3 V
B5 5 0.10 很大、重工业 4.17 6.9 7.5
+ l3 v" \! ~1 B- }B6 5 0.30 助凝剂加入后迅速形成粗而结实的矾花,3min后矾花沉底,上清透明 3.1 7.5
8 C1 o3 V$ b% {! m3 u- a! EB7 5 0.60 2.8 7.5
: f g# {4 Y: v2 @6 A1 KB8 5 1.00 2.9 7.5 3 T0 r& `6 l/ H) h" B$ p/ u& V) _
C1 20 0 很细、轻 0.23 13.6 7.2
2 _: J! s# r9 L7 B: _8 T! k0 e- EC2 20 0.01 很细、径 0.23 13.0 7.2
$ z5 m' S& {# j1 E6 ]3 S: b0 {C3 20 0.03 大、实 0.52 5.0 7.2
1 ?/ [8 f1 }$ g! w4 iC4 20 0.06 较大、重 0.83 4.1 7.2 ; M, e0 x! D2 x8 O' v
C5 20 0.10 很大、重 1.14 3.8 7.2 % F- e/ C" m0 \ J# ^6 ~; H
C6 20 0.30 很大、重 1.39 2.5 7.2
9 h( `2 D2 R5 H# x, H/ `+ e4 Y9 O2 UC7 20 0.60 加入4min后,矾花沉底,上清透明。 2.1 7.2 6 n% w) _) C8 f5 Y: H$ m/ F k9 T
C8 20 1.00 加入3min后,矾花沉底,上清透明。 2.1 7.2
?( B7 e# L1 y9 _ Q5 d3 s注 A1—A8 烧杯中原水浊度1063NTU,原水PH值6.6,原水温度25℃, S [8 z1 {8 H8 E! y8 K: l
B1—B8 烧杯中原水浊度2073NTU,原水PH值7.5,原水温度26℃ 1 M4 ^- X( D/ } p$ B h1 {
, N& S+ U9 G0 h8 O
1.3.2 助凝剂最佳投加点6 D! Q8 P% @# P
聚丙烯酰胺作为锰砂净水 石英砂净水助凝剂,其投入点是决定助凝沉淀效果好坏的关键。表2的试验结果和在锰砂净水 石英砂净水生产中应用结果表明:在絮凝反应总时间的1/2~2/3间加入聚丙烯酰胺可获得最佳的助凝沉淀效果。如果和聚合氯化铝同时投加则毫无助凝效果;如果在絮凝反应总时间的前或后1/3的时间里加入,其助凝效果都不显著。过早加入,细小的矾花未形成;过迟加入其聚合网捕作用时间不充分,助凝效果无法发挥。& G; H6 W \" q. @" T8 ?+ E" \
3 ~0 L, R y5 m% p表2 聚丙烯酰胺最佳投入点试验结果 杯号 1 2 3 4 5 6
& H4 R9 }, o, x2 Q# }固体聚合氯化铝投加量(mg/L) 4 4 4 4 4 4 ! r$ @0 t6 V1 ` y4 B* w, S% n
固体聚丙烯酰胺投加量(mg/L) 0.05 0.05 0.05 0.05 0.05 0.05
: v C* w: Y; z助凝剂投入后搅拌时间(min) 13 10 8 6 4 2
; z+ ^5 Y7 {5 y7 ?3 q矾花描述 很细 细小、轻 细小、轻 大、结实 大、结实 细小、轻 - R6 O. B# p5 v! P% `
混液面沉速(mm/s) 0.33 0.42 0.50 0.72 0.69 0.48
* w, W' C' f! Q) y上清液浊度(NTU) 9.0 7.8 5.5 3.0 3.4 6.0 - i4 B0 C4 Q' f" p
上清液PH值 7.6 7.6 7.6 7.6 7.6 7.6 , ~# O# U5 y( A5 }4 T( l
注 1 原水浊度:1390NTU;原水PH值:7.6;原水温度:25℃% o' G. K$ o. R- j6 r. h
2 助凝剂加入时间点:1号杯和聚合氯化铝同时投加,2-6号杯分别在絮凝反应搅拌开始时、2min、4min、6min和8min时加入 * p' P* _5 V M7 \2 ~
. A% u. \, U. n8 k" z2 聚丙烯酰胺水解(碱化), A2 H8 F2 P, n7 E
* U$ @* d* ]6 L" T$ k8 T0 N
在溶解聚丙烯酰胺的同时加入一定比例的氢氧化钠,溶解后放置8 h左右使之充分水解(碱化),经水解后可使聚丙烯酰胺卷曲的高分子链充分伸展开,大大地增加了它和细小矾花颗粒相碰和吸附的机会,使聚丙烯酰胺的吸附架桥网捕作用得到充分的发挥,从而进一步提高助凝效果。实际应用经验表明,现配现用的水解比(碱化比)要大一些,一般选用1∶0.2为宜,即1g聚丙烯酰胺加入0.2g氢氧化钠。如果水解时间能满足8h,水解比应选用1∶0.01~1∶0.05。水解比越大所需水解时间就越短,但水解比过大会造成净化后的水质pH值升高。如果使用水解度为30%以上的阴离子型聚丙烯酰胺,即可免去水解步骤。% [6 v$ B ~# W! @' r
" f" Y# ~: G# Q$ o7 Y3 D3 生产应用" J% E4 ^7 x: D- g
$ s4 p$ P" J4 p) g
自1991年初采用聚丙烯酰胺作为锰砂净水 石英砂净水助凝剂以来,无论原水水质情况如何均可获得令人满意的助凝沉淀效果,超负荷35%左右生产供水也是如此。由于采用聚丙烯酰胺作为锰砂净水 石英砂净水助凝剂,石湾水厂1991年多供水675.66×104t,1992年多供水2500.72×104t ,1993年多供水4376.98×104t。目前公司全部水厂已经将聚丙烯酰胺作为锰砂净水 石英砂净水助凝剂经常性投加使用,不但能够保量优质供水,而且为锰砂净水 石英砂净水生产管理带来了方便,制水成本也不会增加,同时大大提高了絮凝沉淀效果,减少一半左右的聚合氯化铝用量,提高了沉淀池的制水能力。因此直接和间接降低了制水总成本。
7 I. U( O" t: a 在实际应用中使用粉末状的固体聚丙烯酰胺高分子助凝剂,通常用自动送粉器或简易分散器等定量送粉,使其在一定量的水中分散溶解之后,再通过计量泵投加到反应池中。4 \+ t2 j4 Z0 } Q: A" [3 k% }
在溶解时,如果只是简单地将聚丙烯酰胺投入水中,就会形成块状,即使长时间搅拌也不溶解,而且容易造成投加系统堵塞。因此一般采用溶解水和粉末接触分散呈薄膜状态的分散器。在自动送粉器中,一般装有分散器。在用手工分散时,使用如图1所示的简易分散器。
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) E) x& I/ O2 z 完全溶解的聚丙烯酰胺投加到反应池的中段,利用水的流动作用,可使细小的絮凝体与聚丙烯酰胺均匀结合,形成大而结实的矾花。如果人为地增设混合措施则造成絮凝体被破坏而失去助凝作用。不需要辅助混合设施是此方法的一大优点。只要在反应总时段的1/2~2/3间加入溶解好的助凝剂聚丙烯酰胺,即可获得理想的助凝沉淀效果。( b. w4 ~; X4 g0 |. `
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4 几点体会
6 o1 M+ u9 k4 {
% H' P& J/ X1 } ① 聚丙烯酰胺作为锰砂净水 石英砂净水助凝剂,必须充分搅拌溶解后才能投加使用。否则不能发挥其应有的高效助凝效果,还会造成投加系统堵塞、封闭滤池表面、破坏滤池效率、大大缩短滤池的反冲洗周期等不良后果。溶解时搅拌速度应控制在400~1000r/min,溶解搅拌时间1h左右为宜,麦饭石。低温季节水温低、难溶解,用热水可缩短溶解时间,但水温不能超过60℃。
/ K+ s, F0 r5 f1 o4 | ② 聚丙烯酰胺作为锰砂净水 石英砂净水助凝剂,要获得最佳助凝效果的用量幅度很小,其最佳投量是0.03~0.4mg/L。超出这个范围会不起作用或很容易起副作用。& N& {# ~2 M9 Z' p; o w! W4 X+ p
③ 投加点是决定聚丙烯酰胺助凝沉淀效果好坏的关键。最佳投加点是在锰砂净水 石英砂净水生产絮凝反应全流程中的1/2~2/3。3 s) v$ j& O. _; j: y3 t* ~6 d3 V: {: `
④ 为保证均匀混合,应使用最稀浓度。聚丙烯酰胺浓度为0.05%左右,既利于搅拌溶解又便于投加使用,而且助凝效果最佳。聚丙烯酰胺溶液不宜存放超过10d,也不能与铁器接触,溶解水温不能超过60℃。否则会使聚丙烯酰胺分子链断开而失去助凝效果,并造成净化出水中丙烯酰胺单体含量增加的不良后果。4 m$ y' j, M B. b; @' ^1 ~
⑤ 聚丙烯酰胺经过水解(碱化)可提高助凝效果。水解时间要8h左右,最佳水解比是1∶0.01~1∶0.05。在实际生产中经常是应急使用,无充足的水解时间,可通过加大水解比来达到较好水解的目的。现配现用的水解比1∶0.2较为适合。
5 ~4 t* b$ R4 B: a. _# }: [) p ⑥ 为使净化出水中丙烯酰胺单体含量不超过卫生标准的规定,必须采用高聚合度的聚丙烯酰胺作为饮用水的锰砂净水 石英砂净水助凝剂,要求使用丙烯酰胺单体含量低于0.2%的产品。" t, j" K: Z# L& y8 W% H
⑦ 对各种原水水质(包括超负荷35%左右),高效助凝剂聚丙烯酰胺均能发挥良好的助凝沉淀效果。如石湾水厂第三车间,其设计供水能力是15×104t/d。采用聚丙烯酰胺作为助凝剂,投加量0.05mg/L,在保证优质供水的前提下,全天供水量达到22.3×104 t,超出设计供水能力的48.7%。 |
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