 鲜花( 0)  鸡蛋( 0)
|
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。 6 {$ T& e$ j* P n2 `7 h
1 试验
, q, Q' H! v! I6 R& N$ ^. d$ ^: |
) l1 N! ~* u( U+ S1.1 试验仪器与试剂. t [, }( M) u _% `. Q
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。
" M H1 ~* o' V. d9 V$ ^1.2 试验条件及方法
( T% [7 q [' ?) R3 G. \ ?: r* X$ B 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。, u2 A( c; G. d3 K
1.3 试验结果% o i4 c( ^- j
1.3.1 聚丙烯酰胺最佳投量
9 q7 _4 J# b* B 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。
& G! i* o1 i m, n. d7 t: ~$ v9 A2 X! y+ H6 y2 n$ m2 L. h, S2 k& O
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
( j! W/ D+ V/ QA1 3 0 很细 0.30 9.6 6.6
5 w. W+ I$ c& {9 }A2 3 0.01 很细 0.38 4.9 6.6
# o" K( v* U3 Z! W: EA3 3 0.03 大、实 0.57 3.1 6.6
* W- q {; Z' Y2 U( u; VA4 3 0.06 较大、重 0.83 3.0 6.6 6 ?# v# U d+ {. ?* h
A5 3 0.10 很大、重 1.70 3.2 6.6
- d' i* g! ^7 k' j% h7 m& }& KA6 3 0.30 很大、重 3.12 3.1 6.6
- z% _+ {0 K* X0 e- p6 MA7 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 7 f# N5 f9 x" R6 \
A8 3 1.00 2.9 6.6
% ~2 Z# H7 [& p+ g) T6 _B1 5 0 很细 0.30 7.2 7.5 * O# ]4 {7 m' K' \! X
B2 5 0.10 很细 0.32 2.8 7.5 9 R. s( i3 K% l) R. C$ o
B3 5 0.03 大、实 0.83 2.9 7.5 % j7 g( V" a. j
B4 5 0.06 较大、重 3.12 7.2 7.5
- }4 n, V( s8 mB5 5 0.10 很大、重工业 4.17 6.9 7.5
( K* H0 u) l2 F0 D6 qB6 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
$ V1 I: Q9 U5 J7 C3 g* WB7 5 0.60 2.8 7.5 " |5 k* o1 f% V; S, ^
B8 5 1.00 2.9 7.5 2 w2 ^5 o0 M. K0 {
C1 20 0 很细、轻 0.23 13.6 7.2 5 x0 B0 a. [0 r; B3 E& s
C2 20 0.01 很细、径 0.23 13.0 7.2 & I$ }6 \ N" c: h
C3 20 0.03 大、实 0.52 5.0 7.2
8 B' g/ T& q0 j& E, A/ }C4 20 0.06 较大、重 0.83 4.1 7.2
3 ]3 r$ O* j6 Q) N* ?C5 20 0.10 很大、重 1.14 3.8 7.2 9 B" l5 }2 Z6 ?, [3 M
C6 20 0.30 很大、重 1.39 2.5 7.2
; ]- Y: `( ]! t1 H4 U' K/ rC7 20 0.60 加入4min后,矾花沉底,上清透明。 2.1 7.2 3 X9 ]$ |& b/ t
C8 20 1.00 加入3min后,矾花沉底,上清透明。 2.1 7.2
' k( a' j! ~; @, W# N7 \' }# P注 A1—A8 烧杯中原水浊度1063NTU,原水PH值6.6,原水温度25℃0 T" ]% g0 Z2 J1 Y. m* h5 p# e
B1—B8 烧杯中原水浊度2073NTU,原水PH值7.5,原水温度26℃
. {4 i' v! B/ C3 Y( ]5 y( t9 L
( u; @( }* v/ U7 T' Z) k1.3.2 助凝剂最佳投加点
4 h- J7 J% K! i1 [+ X8 O1 z 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。
, ^; j8 T, K. R# p: t5 O! f6 {
% w( A; h' m" s8 o7 [ ~" B( p6 F表2 聚丙烯酰胺最佳投入点试验结果 杯号 1 2 3 4 5 6 , y" b+ V( {2 c4 X/ I3 ~
固体聚合氯化铝投加量(mg/L) 4 4 4 4 4 4
5 c" R" ? u4 {- }5 _+ S固体聚丙烯酰胺投加量(mg/L) 0.05 0.05 0.05 0.05 0.05 0.05
0 s7 G& T8 C* L$ G5 A. d8 t助凝剂投入后搅拌时间(min) 13 10 8 6 4 2
, n) Q/ K; u. ~: w) `$ ^$ G/ h矾花描述 很细 细小、轻 细小、轻 大、结实 大、结实 细小、轻 ( G+ D) r: a4 j5 W. U5 c" P
混液面沉速(mm/s) 0.33 0.42 0.50 0.72 0.69 0.48
, R5 t6 i" L2 @3 `: g. P上清液浊度(NTU) 9.0 7.8 5.5 3.0 3.4 6.0
) k% u! O1 I- N3 m' ^) a上清液PH值 7.6 7.6 7.6 7.6 7.6 7.6
% p- ?2 L9 A- k, Q8 p0 L V: \注 1 原水浊度:1390NTU;原水PH值:7.6;原水温度:25℃
2 ?; w- f( J! J1 `% \ 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 & k, X* D& {, a' c" A# k( U
0 `+ F1 j, J% P% @
2 聚丙烯酰胺水解(碱化)$ g; y D" F5 I. ^3 J
4 n( f$ ~* r+ y
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。7 r) W& y3 ]' [4 S
8 U! A: t6 \6 L* `7 Q% n7 g0 i
3 生产应用
2 k B h' l/ ]: G1 h. ?1 W, t4 e# Z, V+ _8 l
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。- ?5 A I4 A$ c, O
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。
) s, H+ l/ r+ j+ Z$ l) x) P4 S 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。
# Z7 L( f1 |0 z. i* v3 |
$ b% s# w( n. @5 G" e 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。
# d6 K5 m7 o) {
& o# T8 r- X6 C3 m# e6 J% T4 几点体会; O" t" K9 t) W# w7 }! }
9 S2 |- n2 ?& I1 c. N 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℃。5 A0 [: `. y" e7 g3 U: v `) b
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。
Y/ h+ V, u" ?6 y" D+ ?. ]5 s 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。) H$ i1 F$ K7 B3 c) P+ L
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。
) ?9 A, U" v; ?9 l9 |& K 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。) q: W; K& h' i+ i) s" J0 _
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。# x& }* ?* q- a
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%。 |
|