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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。 3 b; x" f9 t; n' B @' H, `4 n
1 试验
5 O/ i* @ B$ B0 w. ^5 {; c
) k0 b' F& t+ {, Q4 L! L1.1 试验仪器与试剂
: t# b1 l9 q% c. d# ? 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。 k1 W2 }- j& }* ~
1.2 试验条件及方法: Z) \ [) h& ^% _/ J$ J* `
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。9 T, F8 U( H/ x3 @( o# i' Q* n
1.3 试验结果
( A1 [3 K6 G9 [7 t" W( i$ {3 K1.3.1 聚丙烯酰胺最佳投量
7 g* f6 {" n, R' o, k; F& y 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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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 0 b7 T6 S. R4 F+ d: c
A1 3 0 很细 0.30 9.6 6.6 & K( L( O3 `, c2 ]- `4 i7 p5 {" I
A2 3 0.01 很细 0.38 4.9 6.6
6 e$ k1 n1 a8 @8 k. q1 H' B. x! OA3 3 0.03 大、实 0.57 3.1 6.6 8 S% g1 i$ E5 B& O: X
A4 3 0.06 较大、重 0.83 3.0 6.6
( G3 `( I1 c* I( ~: x& t6 dA5 3 0.10 很大、重 1.70 3.2 6.6
# y' U0 ]% U% g5 h: r* dA6 3 0.30 很大、重 3.12 3.1 6.6
8 m3 W. S( s. XA7 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 # n. I) Q; k6 P* h/ B& H
A8 3 1.00 2.9 6.6
1 @8 _" S' M! ]; T$ s; i8 k- vB1 5 0 很细 0.30 7.2 7.5 - \( Z( x1 K& c2 {. _8 Z1 ^
B2 5 0.10 很细 0.32 2.8 7.5
4 c6 X+ A: h }9 S7 L6 BB3 5 0.03 大、实 0.83 2.9 7.5 / U; H! u! e+ c/ d. R9 b+ x
B4 5 0.06 较大、重 3.12 7.2 7.5 & `& r) s! P5 c" i; q: f( x+ G
B5 5 0.10 很大、重工业 4.17 6.9 7.5
4 {3 G9 C. H: }+ OB6 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 ! k5 ?% Q& g) ]# b8 p2 g
B7 5 0.60 2.8 7.5 5 l! u- B, O/ d0 F. ^+ H, r% v
B8 5 1.00 2.9 7.5
- I9 c! z: k2 {9 w5 l3 B. `C1 20 0 很细、轻 0.23 13.6 7.2 . ` `# w( j! o1 {4 K% D- G; m1 D
C2 20 0.01 很细、径 0.23 13.0 7.2
. Q# ]5 Q) e/ E6 h* k. GC3 20 0.03 大、实 0.52 5.0 7.2
+ }* ?$ S' M- o, e7 d* cC4 20 0.06 较大、重 0.83 4.1 7.2 / g7 n$ U2 q- }( ^; A7 T( G+ E k: Z
C5 20 0.10 很大、重 1.14 3.8 7.2
7 M' i+ w0 c1 a" B3 bC6 20 0.30 很大、重 1.39 2.5 7.2
* y6 N0 @$ r7 X) r/ Z1 `C7 20 0.60 加入4min后,矾花沉底,上清透明。 2.1 7.2 / N; g) w6 s8 h( b
C8 20 1.00 加入3min后,矾花沉底,上清透明。 2.1 7.2 6 T0 ?3 J! L( s2 n/ p
注 A1—A8 烧杯中原水浊度1063NTU,原水PH值6.6,原水温度25℃2 Z$ v: \% S" G- L% q1 C9 d
B1—B8 烧杯中原水浊度2073NTU,原水PH值7.5,原水温度26℃ * \9 C4 F- c! D
* U+ l, R9 k0 U1 X; f# w% w( N# a4 k1.3.2 助凝剂最佳投加点# Q8 Z$ M8 H9 B8 z% K9 W
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。
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' `: o8 J/ ]: B9 \6 {# F0 S6 c表2 聚丙烯酰胺最佳投入点试验结果 杯号 1 2 3 4 5 6
: j/ c2 X. i( J! s$ ^3 I) V" n* X固体聚合氯化铝投加量(mg/L) 4 4 4 4 4 4 ? e5 O' q, w4 g" n; 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
K$ \$ v. [4 v. Y7 f3 H( m助凝剂投入后搅拌时间(min) 13 10 8 6 4 2 + T" i. H8 s& ]4 U2 _
矾花描述 很细 细小、轻 细小、轻 大、结实 大、结实 细小、轻
/ |. v2 p& f0 q0 O3 B9 ?混液面沉速(mm/s) 0.33 0.42 0.50 0.72 0.69 0.48 2 K8 r. Z" B" ?' e
上清液浊度(NTU) 9.0 7.8 5.5 3.0 3.4 6.0 ! ?& x. O; n4 V1 G
上清液PH值 7.6 7.6 7.6 7.6 7.6 7.6 & y7 M; u7 N3 n; f4 _# h3 _
注 1 原水浊度:1390NTU;原水PH值:7.6;原水温度:25℃
: w- H, V: _& y 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
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! Q" u- o* O' M: O* p) \2 聚丙烯酰胺水解(碱化)! u" e$ j& U! I. c+ p9 E1 e
6 x$ |, J- n) t- U1 w* J+ ` 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。, k% h/ `4 E- D
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3 生产应用
( J& R0 Y* D1 X0 D$ P5 H
5 S- U! C. [6 r& u; b6 e 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。2 F, Y E1 b: ` }3 r, 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。% _. H4 a& Z0 I
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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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 X5 T- A( V: r% B
5 d& G' i) X; n& K8 {3 n; _# ` i4 几点体会9 t$ N' T3 N$ y" g) h) h( @. i: I
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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℃。1 H6 {& r9 ^' e8 S" T
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。
! h0 |" d1 s/ l$ R 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。
2 A3 t6 H+ R: ~6 [3 F/ R/ y! e 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 i: O8 w1 \, d) p& i* p2 Z 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。0 ^! X) x5 x& t# N3 F. q3 H6 p2 ^
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。
% Y+ e# x/ v8 D; w. }3 w6 K; m) I. y: r 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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