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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。 , d% m; K# P& F; |3 E/ R# @% v! d
1 试验
- w3 D* t; L+ q) w9 @4 n0 L+ [& H' P! B6 j$ R' D5 _- ^
1.1 试验仪器与试剂
& F. ?7 |" i9 }9 h! c 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。
1 P0 D/ {7 h* N# D/ h/ i1.2 试验条件及方法4 G9 j: x5 ~* A8 P( D
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。* Z0 F9 \5 O2 `2 W9 D0 \
1.3 试验结果! o# Y7 s6 t2 L! O
1.3.1 聚丙烯酰胺最佳投量% M. S. C4 ~% _
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。
$ S7 n( d; @8 b& G; a& t( `; c" |4 t* p+ M7 _" T/ E3 }
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
, v2 e8 m' b# |A1 3 0 很细 0.30 9.6 6.6
3 c q! i O: T. `A2 3 0.01 很细 0.38 4.9 6.6 0 z, p d! z% _) ~( H
A3 3 0.03 大、实 0.57 3.1 6.6
p) F# L$ b& \# c) K- _, j1 ~A4 3 0.06 较大、重 0.83 3.0 6.6 / ]1 M% M+ {1 ^) V' V+ a
A5 3 0.10 很大、重 1.70 3.2 6.6
6 F1 m" _/ }5 O: d! c# m+ h; h d7 VA6 3 0.30 很大、重 3.12 3.1 6.6
# E3 M% W8 }5 ?* zA7 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
- f4 a% k/ t! iA8 3 1.00 2.9 6.6 5 I% _. q1 N- a+ s y
B1 5 0 很细 0.30 7.2 7.5
' d# U# \% X, n0 [: s7 JB2 5 0.10 很细 0.32 2.8 7.5 0 u' [( e$ `. v3 c
B3 5 0.03 大、实 0.83 2.9 7.5 0 Q+ x( i! x- n* t9 q; Z3 P H. w% c
B4 5 0.06 较大、重 3.12 7.2 7.5
& G i- f7 u* ^6 d3 F$ b! nB5 5 0.10 很大、重工业 4.17 6.9 7.5 6 l" w1 \' B& ]/ t; r4 s# u6 r
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 # \- w) u+ r- f( k1 k% f6 E
B7 5 0.60 2.8 7.5
2 c+ a! g4 _3 C( |; dB8 5 1.00 2.9 7.5
# ^" e' Q; _/ m( b: ~ t1 Z! xC1 20 0 很细、轻 0.23 13.6 7.2 6 @. P5 j7 G6 F6 Y: }% y
C2 20 0.01 很细、径 0.23 13.0 7.2
! r( }3 Y% u5 A3 {; f6 l* I* uC3 20 0.03 大、实 0.52 5.0 7.2
+ k' @4 j: ]* Q2 EC4 20 0.06 较大、重 0.83 4.1 7.2
4 y4 k. W6 Y$ k Z8 L% p: l% X0 pC5 20 0.10 很大、重 1.14 3.8 7.2 , m0 I' _/ y3 N0 b
C6 20 0.30 很大、重 1.39 2.5 7.2 7 K# @& K7 {# P" g/ z; i* v' n
C7 20 0.60 加入4min后,矾花沉底,上清透明。 2.1 7.2
" o2 T; ], I' W! |( m: V/ AC8 20 1.00 加入3min后,矾花沉底,上清透明。 2.1 7.2
* A( [$ _; Z) s; i4 j$ U注 A1—A8 烧杯中原水浊度1063NTU,原水PH值6.6,原水温度25℃: y6 b' `- n0 A: i" R/ h
B1—B8 烧杯中原水浊度2073NTU,原水PH值7.5,原水温度26℃ ) @9 O" S) F$ D7 j3 @ T6 X
; @6 R1 R* y1 v4 v1 {6 d1.3.2 助凝剂最佳投加点
+ J3 b" X- T2 @ 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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1 V5 d6 |$ O* q表2 聚丙烯酰胺最佳投入点试验结果 杯号 1 2 3 4 5 6 & Q P( m: r# `/ B
固体聚合氯化铝投加量(mg/L) 4 4 4 4 4 4
; c; I3 O6 Z9 Y* S6 ^% }7 K1 h固体聚丙烯酰胺投加量(mg/L) 0.05 0.05 0.05 0.05 0.05 0.05
+ Q7 m8 }/ c$ s" U1 F3 @1 h8 M0 o0 x助凝剂投入后搅拌时间(min) 13 10 8 6 4 2
: e& r8 s: K, `3 x# f矾花描述 很细 细小、轻 细小、轻 大、结实 大、结实 细小、轻
& m( ~( Y' J3 u5 I' |混液面沉速(mm/s) 0.33 0.42 0.50 0.72 0.69 0.48
, v" X8 U- u7 d/ y# ?上清液浊度(NTU) 9.0 7.8 5.5 3.0 3.4 6.0 8 ]" a1 Z% i0 B3 r1 F1 Z8 H
上清液PH值 7.6 7.6 7.6 7.6 7.6 7.6
" B: i" @1 e* i, ]- Q x注 1 原水浊度:1390NTU;原水PH值:7.6;原水温度:25℃% g( Y" C/ M! f3 ]
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 ' M( @! q1 Y+ T& z, U
( k! E6 G2 z0 \. M: i8 U
2 聚丙烯酰胺水解(碱化) n& ]* r! f. i$ K" U2 C
1 U' Q' `- u( s* o5 w. S' 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。
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3 生产应用
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7 }' Q7 A0 J! b$ m( v7 { 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。6 p: F% F! i" ~% 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。
[5 ]. L) f1 z* 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。
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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。$ d$ b: } _, Q3 N4 m
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4 几点体会
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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℃。
6 z7 ~% Z( F/ e 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。: c9 V+ N. y7 L+ `, R5 ^
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- b K3 `2 r5 m* H' S
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。5 ]- ~: N/ S* L& N: F$ f8 v
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。
$ n" j- i4 h, y4 v" a/ ^/ C 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。
5 d3 m+ I3 o% N1 x6 s7 w! U+ f 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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