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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。
) F6 F: U; u$ R1 试验( |4 D- ]3 x2 [6 Y% t4 t" @2 o
9 n) T% a) B2 h- `0 W1 U" S1.1 试验仪器与试剂
$ d/ V0 ]2 u; L7 @ 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。6 r# U+ U" t6 H3 `* Y
1.2 试验条件及方法3 l' e' h1 p" v9 _9 o0 y R9 p
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。
% L) S7 @- B2 b3 L( c1.3 试验结果1 n- h; F4 _1 q. V
1.3.1 聚丙烯酰胺最佳投量
% G8 U" f+ P$ O, O! @ 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。* J% D D0 T$ o0 m" R
" V/ G6 C+ s1 D" V; ^5 v* L# j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 9 C& j b9 U: ]2 w
A1 3 0 很细 0.30 9.6 6.6
* i# d2 T9 l' {3 C5 {A2 3 0.01 很细 0.38 4.9 6.6 9 C4 b5 A/ S! D) h3 L
A3 3 0.03 大、实 0.57 3.1 6.6
/ L, ^8 x0 n& S! B. y9 gA4 3 0.06 较大、重 0.83 3.0 6.6 ) r- p( P8 V K7 F
A5 3 0.10 很大、重 1.70 3.2 6.6 - ?, ^- G6 K2 e) _5 y1 U/ k6 G
A6 3 0.30 很大、重 3.12 3.1 6.6
) f& h3 K$ E( M; m' h) LA7 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
4 Y7 c. E# u! \, y& y) uA8 3 1.00 2.9 6.6
+ z* I7 t0 m( R; a9 l* \, V7 vB1 5 0 很细 0.30 7.2 7.5
. s1 p) V8 X* _# ~0 A \B2 5 0.10 很细 0.32 2.8 7.5 $ l, C* ] [- P
B3 5 0.03 大、实 0.83 2.9 7.5
. b' c9 c* l. S" k" iB4 5 0.06 较大、重 3.12 7.2 7.5 6 \+ Y8 `, j6 f! @+ d9 A S
B5 5 0.10 很大、重工业 4.17 6.9 7.5 & a. k/ {) }" } @* J9 `" A4 ?
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 ) t7 M) Y, N8 i" ]- i2 c* n
B7 5 0.60 2.8 7.5 3 Q/ A% L$ Z4 r9 V
B8 5 1.00 2.9 7.5 : C" e6 R& j$ z: |0 u! [. Y' t
C1 20 0 很细、轻 0.23 13.6 7.2 & {8 }7 P7 T7 y% d: N [* n
C2 20 0.01 很细、径 0.23 13.0 7.2
, m) G6 P0 s% @# SC3 20 0.03 大、实 0.52 5.0 7.2
* [" `2 Y( a {C4 20 0.06 较大、重 0.83 4.1 7.2
; K& Q$ ]3 r* j! DC5 20 0.10 很大、重 1.14 3.8 7.2
K0 i2 Q9 s* W8 VC6 20 0.30 很大、重 1.39 2.5 7.2
: g6 f7 N0 |- U2 p% dC7 20 0.60 加入4min后,矾花沉底,上清透明。 2.1 7.2 $ j: I; A* \. ~
C8 20 1.00 加入3min后,矾花沉底,上清透明。 2.1 7.2 0 N8 z2 l" G! d6 Y
注 A1—A8 烧杯中原水浊度1063NTU,原水PH值6.6,原水温度25℃
( w( Y8 \2 G) V) w6 o7 UB1—B8 烧杯中原水浊度2073NTU,原水PH值7.5,原水温度26℃
: T* r! o, x! G$ A( x( v
% E! N8 A( K( l1.3.2 助凝剂最佳投加点
: Z+ E7 f( K. \/ [ 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。
- E- m4 _ T2 x; c. y# [
- v- J5 B- M5 x表2 聚丙烯酰胺最佳投入点试验结果 杯号 1 2 3 4 5 6
2 Z3 M4 j6 z1 N, m( C) [固体聚合氯化铝投加量(mg/L) 4 4 4 4 4 4 % e8 l. ~5 D) B
固体聚丙烯酰胺投加量(mg/L) 0.05 0.05 0.05 0.05 0.05 0.05 5 Z5 l3 @ O, ~: b1 r
助凝剂投入后搅拌时间(min) 13 10 8 6 4 2 " S2 N' X/ L# k$ m4 u1 j! [6 e1 e+ F
矾花描述 很细 细小、轻 细小、轻 大、结实 大、结实 细小、轻 - S7 W- U3 y' y3 \
混液面沉速(mm/s) 0.33 0.42 0.50 0.72 0.69 0.48 8 X8 I6 w4 L) }+ X! Q) y1 R; V
上清液浊度(NTU) 9.0 7.8 5.5 3.0 3.4 6.0 9 w+ H3 U& b8 p$ o3 G
上清液PH值 7.6 7.6 7.6 7.6 7.6 7.6
$ M) I; B; Z4 N' N$ E9 I注 1 原水浊度:1390NTU;原水PH值:7.6;原水温度:25℃
! F1 }( J* p+ K4 h4 J 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 0 C; c1 `* M6 p0 Z* Z
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2 聚丙烯酰胺水解(碱化)
3 d' S" M5 V, M: c( S' N* K8 t# p& t9 ?4 O- @! ?% H1 g
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。
5 J# r. v: A8 b8 P4 M1 S3 R" V4 h% R5 n E: c) B4 ~- f
3 生产应用2 ]0 o- C6 Z% X: K: @- u* S v
6 W, e l5 c) U4 F$ X) c" N
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 a8 G. _+ J x- d: z; _! X# V/ 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。
+ m% S8 r/ z4 w; [4 k+ O w 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。
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6 `4 n) z5 u! F# `& F4 几点体会7 b0 b$ T1 ?& ~- l, s
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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℃。9 p1 M( D2 j+ ^+ X* a7 ?! j
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。
5 q+ w; D% q: e4 |3 k: V$ H 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。
% [1 K% I/ K9 U8 S( [! {9 ^ 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; k3 C& I! i 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。2 P% g2 x$ S# ?# F0 u8 |( _" 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。& k! o, ]" O" ?8 K) `
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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