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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。
) y" g9 `7 J. T1 试验
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. `) S m+ x7 j M4 G5 R% _! _1.1 试验仪器与试剂
* S z* o+ a' ~: ?8 p a 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。
# I5 O) Q1 I, O# j: y) j1.2 试验条件及方法) @5 b3 a$ t: q' I( c
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 Q+ c; x+ G9 S1 G9 L' j7 s' r
1.3 试验结果
2 Z; m( [. A* m0 E) d% @" E/ P2 E1.3.1 聚丙烯酰胺最佳投量
7 I% |* f3 i; u' d 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。5 d& {( g' s0 r# z
% ^) g$ O: U, k* F) `/ N2 U' {8 [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
$ `( s" T% c/ _5 KA1 3 0 很细 0.30 9.6 6.6
# c6 r8 G! _4 v s) z% _8 VA2 3 0.01 很细 0.38 4.9 6.6
x" R/ c. k' V( X( sA3 3 0.03 大、实 0.57 3.1 6.6 1 U) N, d( O" w
A4 3 0.06 较大、重 0.83 3.0 6.6
& A# Z0 P* s' D( S, v" [1 ?$ tA5 3 0.10 很大、重 1.70 3.2 6.6 / K+ C' V$ i' W$ Y, U8 _
A6 3 0.30 很大、重 3.12 3.1 6.6
: p$ V- _3 z' K6 R6 l( l9 iA7 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 1 s: D7 R5 `& i1 @9 L: o
A8 3 1.00 2.9 6.6 8 W7 ^- v, n# ^6 ^# p. S# E( u
B1 5 0 很细 0.30 7.2 7.5 a0 h) u# x5 X/ u( e
B2 5 0.10 很细 0.32 2.8 7.5
$ d% \ {& ~; Z% b; m# A xB3 5 0.03 大、实 0.83 2.9 7.5
+ i- L s8 V! E; wB4 5 0.06 较大、重 3.12 7.2 7.5 + m2 D; U) G# ]- ]# K
B5 5 0.10 很大、重工业 4.17 6.9 7.5 5 i# \+ _. T: [' y) H. g
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
1 L5 i6 |! [) N( q( L; BB7 5 0.60 2.8 7.5
6 I8 m- P/ X& z$ W _+ `/ F, XB8 5 1.00 2.9 7.5 , a$ T+ Y; C0 Q
C1 20 0 很细、轻 0.23 13.6 7.2 6 M& Y- ]- r: Q5 E$ ^* Y- h
C2 20 0.01 很细、径 0.23 13.0 7.2 6 g$ N( I! ?6 }' L$ p2 j0 p
C3 20 0.03 大、实 0.52 5.0 7.2 ; E8 M: W }' f+ |
C4 20 0.06 较大、重 0.83 4.1 7.2
9 j" T1 X) f ^& bC5 20 0.10 很大、重 1.14 3.8 7.2 , u' a" G7 @' [
C6 20 0.30 很大、重 1.39 2.5 7.2
5 |2 e: a+ E' T c( I0 V+ j0 UC7 20 0.60 加入4min后,矾花沉底,上清透明。 2.1 7.2
8 C( R8 g' ~/ G- W5 k0 E pC8 20 1.00 加入3min后,矾花沉底,上清透明。 2.1 7.2 5 @% v" `6 _# i; K: a6 Q, q
注 A1—A8 烧杯中原水浊度1063NTU,原水PH值6.6,原水温度25℃- Q6 a3 Z. F5 e8 w
B1—B8 烧杯中原水浊度2073NTU,原水PH值7.5,原水温度26℃
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5 A! C$ c5 _3 Z3 `1.3.2 助凝剂最佳投加点) x! B5 k4 ^/ F
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。 { k! Y. l8 d7 c1 Q
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表2 聚丙烯酰胺最佳投入点试验结果 杯号 1 2 3 4 5 6 9 \5 _& Y( A" L% {
固体聚合氯化铝投加量(mg/L) 4 4 4 4 4 4
4 L! ?4 Z2 @; i/ x2 c固体聚丙烯酰胺投加量(mg/L) 0.05 0.05 0.05 0.05 0.05 0.05
& \% r7 n4 W" }* @' k' G助凝剂投入后搅拌时间(min) 13 10 8 6 4 2 7 m" Z5 ~: n3 B( Q
矾花描述 很细 细小、轻 细小、轻 大、结实 大、结实 细小、轻
4 E$ j: ^9 ~, ~5 y+ C混液面沉速(mm/s) 0.33 0.42 0.50 0.72 0.69 0.48 ! m- N$ H; i2 u) j) x/ H
上清液浊度(NTU) 9.0 7.8 5.5 3.0 3.4 6.0 q% t+ j2 v0 |( G( s: M- y/ x4 A
上清液PH值 7.6 7.6 7.6 7.6 7.6 7.6 3 Z6 L2 a a3 S5 h; U% H5 @
注 1 原水浊度:1390NTU;原水PH值:7.6;原水温度:25℃9 l2 i, x+ C9 E
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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/ G, d9 K( S6 E) N, Z7 f3 Y9 W2 聚丙烯酰胺水解(碱化); D' w, f' E5 z# C) O6 z7 D
Z6 \8 k. b c: | h9 S' i 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。
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4 \; Q; B) o+ ?0 T' U, @3 生产应用
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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。
# F. C5 u' l! G8 G# @# \" K 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。. P. W! T9 C. v6 @0 r# I! v) R
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。0 h1 N# i7 Z, r* n8 `' p- S
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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。
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) y5 }# t$ w/ b$ c2 [4 几点体会
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7 a ?( v7 U0 G7 i. l# c. l4 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℃。% C: u7 h) m v* E' A3 L" M+ _, 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。/ q0 \* p; T/ h$ h2 i
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。+ o* B+ i( b) m
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。
+ r! ^9 p( A& P 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。
, y$ @ _5 f* `: E6 j0 v4 P1 M 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。. q9 F1 c& ^% L9 B" |0 ^, n; M4 P
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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