 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。
. P0 E `7 ?! s! o' A. N1 Q1 试验4 k7 `' L, p: g6 s9 b6 [
; a. l5 Q, U! d/ B. J" @2 }- ]
1.1 试验仪器与试剂
8 m' P* i7 } d7 v6 x 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。
' X; ^* M2 {3 x. s" h1.2 试验条件及方法
6 n0 p* J. b7 u/ |. r 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。
2 W& M% U" n5 |8 q+ x6 P6 [1.3 试验结果
0 D. ^8 x* q% ?) M6 x1 u$ B1.3.1 聚丙烯酰胺最佳投量' |- s, H l! ~
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。
" D) N1 V/ t5 Z! O* E2 h- r0 d
0 R% m+ `- L8 U5 n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 + Z) n1 g; t) Z: T
A1 3 0 很细 0.30 9.6 6.6 ' e2 n1 e: m$ y* q0 N( L; U
A2 3 0.01 很细 0.38 4.9 6.6
1 |$ ?* s: z9 b1 s# HA3 3 0.03 大、实 0.57 3.1 6.6 - r: @6 b6 c+ l* M
A4 3 0.06 较大、重 0.83 3.0 6.6
4 H2 c# a+ \% @" I; y" J0 p2 kA5 3 0.10 很大、重 1.70 3.2 6.6
E1 A7 K7 I) y3 hA6 3 0.30 很大、重 3.12 3.1 6.6
9 B% t' P# \9 n3 |A7 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 2 }3 ?+ A. t4 }3 |' C3 }
A8 3 1.00 2.9 6.6 . l% D1 l! g5 _8 C" F5 T
B1 5 0 很细 0.30 7.2 7.5 8 _5 u; [ m5 h2 I& X2 f
B2 5 0.10 很细 0.32 2.8 7.5 # A! D. P# v: t3 _: o
B3 5 0.03 大、实 0.83 2.9 7.5 , J+ ?- S% q# b. W& W9 ^
B4 5 0.06 较大、重 3.12 7.2 7.5
& |5 q' ?& ], W8 a( _' MB5 5 0.10 很大、重工业 4.17 6.9 7.5 * I1 v Q' u0 a5 V: l1 q% q' L
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
" { e/ I2 w! ~4 t8 KB7 5 0.60 2.8 7.5 3 y P2 W9 X/ }% F) w& t
B8 5 1.00 2.9 7.5 * L5 _, r T0 N$ ` n' q/ |' B9 n1 h
C1 20 0 很细、轻 0.23 13.6 7.2
* W6 \, |3 P9 Y% r" BC2 20 0.01 很细、径 0.23 13.0 7.2
" y' v0 u) j; h3 f5 q+ K5 G2 VC3 20 0.03 大、实 0.52 5.0 7.2
% f/ X' `* z" s5 x* ~$ J: V) lC4 20 0.06 较大、重 0.83 4.1 7.2 . F% g% ?3 l( e; S( ?! ~; r3 _
C5 20 0.10 很大、重 1.14 3.8 7.2 2 [: J; b9 I" W6 B
C6 20 0.30 很大、重 1.39 2.5 7.2 1 g: l: h4 B) ]6 g9 t7 x! y0 H3 ~$ _
C7 20 0.60 加入4min后,矾花沉底,上清透明。 2.1 7.2
) D7 d0 Q: d, ^( s5 P+ pC8 20 1.00 加入3min后,矾花沉底,上清透明。 2.1 7.2
2 h( b! l6 C3 |' m/ u" I1 N' t# x注 A1—A8 烧杯中原水浊度1063NTU,原水PH值6.6,原水温度25℃
+ E3 r3 M2 W U7 [9 {1 X8 e3 ]6 M- u1 g$ xB1—B8 烧杯中原水浊度2073NTU,原水PH值7.5,原水温度26℃ 0 e# c- B8 Y0 Q& w$ D! _/ W
' S; c9 F: c7 c2 w# @; {1.3.2 助凝剂最佳投加点/ v; T7 e& W3 ^* N' g
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。
( m8 Q" G; I1 u. V9 W0 H1 @. G( W% Z$ U
表2 聚丙烯酰胺最佳投入点试验结果 杯号 1 2 3 4 5 6 5 J& ]. F+ `& D
固体聚合氯化铝投加量(mg/L) 4 4 4 4 4 4
' C; ?. O6 p6 X* |- W固体聚丙烯酰胺投加量(mg/L) 0.05 0.05 0.05 0.05 0.05 0.05 8 }3 u3 G8 v H. B7 v; X/ o, _& e
助凝剂投入后搅拌时间(min) 13 10 8 6 4 2 & f# {& Y s$ L* M5 ?
矾花描述 很细 细小、轻 细小、轻 大、结实 大、结实 细小、轻
9 n0 P5 u& z. K) Q4 f3 S. }混液面沉速(mm/s) 0.33 0.42 0.50 0.72 0.69 0.48
5 B' t0 n6 b( U# ]6 b; t) s/ L上清液浊度(NTU) 9.0 7.8 5.5 3.0 3.4 6.0
) a. M1 h3 D! H$ P! v7 ]- m上清液PH值 7.6 7.6 7.6 7.6 7.6 7.6 1 K& L2 v! L7 o2 q
注 1 原水浊度:1390NTU;原水PH值:7.6;原水温度:25℃
& F9 V4 `" d2 J6 {4 [. g 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 - b( P3 j# U" t
" w9 n$ [6 k& I4 N& X7 F6 c; K2 聚丙烯酰胺水解(碱化)
- `9 C3 d n- @. L. d6 n% |8 t \0 j/ D3 l" F7 A7 V( Z
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。; J* V! o" {3 r& q$ o6 e7 R: I
8 r4 W8 c% x: F, l1 d* S8 w
3 生产应用/ ~7 I7 F) }0 p3 F* b
! H( i/ K+ |6 p3 J 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。+ v& @! w; x8 e
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。
) R& m3 Y$ q* ~3 F9 l, n 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。
; o$ x- Z) \3 V9 y2 r5 \/ K: _: z6 @0 b
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。
2 w$ y! X7 h' p+ n' x7 ]! r* x
$ s/ v9 ]$ M# N2 s I, x3 \. G4 几点体会
. p* V1 G* c0 H
: D3 N# o5 Y; t. @" k. O! V7 [ 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℃。7 R0 M# L2 J: r3 y, [2 ^4 q
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。
( T& z& o' N2 a" I. ]0 E$ g3 a 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。
" g* i( p. c! I) }! x 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。7 J6 [0 C/ i' ~7 J, O/ D5 Y
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。
# h4 P% @4 S: V0 G 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。7 l1 D& P% O1 T" l
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%。 |
|