 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。 2 v8 ^( }+ m( Q& _9 b3 A7 H
1 试验
6 y& Y; \5 O( e# O) I5 c6 T3 [" u6 C- M7 t9 W) g( g
1.1 试验仪器与试剂
, Z0 z- v8 f2 g- W' ^ 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 [/ a, p! I% Z
1.2 试验条件及方法
7 p+ j* D* w# n) 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。
; F! l# z3 \! E6 i: C1.3 试验结果
& k8 p* h6 v6 J3 j$ V1.3.1 聚丙烯酰胺最佳投量
( D; C9 p% C( w* a 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。, e @) z; F: f$ D, q8 O/ f
% W' A# l z$ y7 V) m2 Q) e
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
2 z# A3 \' A6 P% {, @A1 3 0 很细 0.30 9.6 6.6 4 `4 k0 [/ O6 Q7 {
A2 3 0.01 很细 0.38 4.9 6.6 - u9 b l: y: x& _
A3 3 0.03 大、实 0.57 3.1 6.6 6 N- s/ E2 \8 S' l7 u
A4 3 0.06 较大、重 0.83 3.0 6.6
9 _4 M! F! g. E: {( P0 I. p- \& uA5 3 0.10 很大、重 1.70 3.2 6.6
/ I. K# w8 J* y4 J' [A6 3 0.30 很大、重 3.12 3.1 6.6
L3 F. T& `! h4 v& tA7 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
% d! e6 n9 w7 ?6 K* g! PA8 3 1.00 2.9 6.6 : H' [5 h0 X0 ^. h
B1 5 0 很细 0.30 7.2 7.5 . W# P. Z* c0 [! T$ \/ k, `1 o! ?9 b
B2 5 0.10 很细 0.32 2.8 7.5 . Q5 S% ^, d9 ~) S9 ]1 P$ H# k
B3 5 0.03 大、实 0.83 2.9 7.5
1 P# g# \+ }3 Q+ ^. SB4 5 0.06 较大、重 3.12 7.2 7.5 ) e8 m* n! a7 i! R
B5 5 0.10 很大、重工业 4.17 6.9 7.5 ; q8 x& O( n1 C6 P" {6 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
9 B9 ]. O; v. T V0 FB7 5 0.60 2.8 7.5
9 h8 c. I5 ?# T* M. N. sB8 5 1.00 2.9 7.5
6 b* x/ U5 {! E" n* {C1 20 0 很细、轻 0.23 13.6 7.2 4 Y5 K+ X9 v/ m4 D$ {- r
C2 20 0.01 很细、径 0.23 13.0 7.2
! V0 l* U* X: Y6 Q8 {' C$ j: CC3 20 0.03 大、实 0.52 5.0 7.2 * ?( w k' J8 ~- t* q" D
C4 20 0.06 较大、重 0.83 4.1 7.2
8 v- t5 Y9 f+ O9 p* BC5 20 0.10 很大、重 1.14 3.8 7.2
* C7 n) G2 F) D* P# h/ FC6 20 0.30 很大、重 1.39 2.5 7.2 ; S6 H- E g0 K2 s
C7 20 0.60 加入4min后,矾花沉底,上清透明。 2.1 7.2
' w: k3 a1 Z; d3 c" I. pC8 20 1.00 加入3min后,矾花沉底,上清透明。 2.1 7.2
0 ]- ^; }: j; ^: W$ R注 A1—A8 烧杯中原水浊度1063NTU,原水PH值6.6,原水温度25℃
% W! y9 @2 C& n9 ?: D& sB1—B8 烧杯中原水浊度2073NTU,原水PH值7.5,原水温度26℃ 6 o. R t+ H- S
\5 o4 [+ L8 A& b
1.3.2 助凝剂最佳投加点' G- v+ |+ U& p$ B3 p! M
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。9 o: L; Z2 T( [9 h' c: i
. E" L) Y: G4 P. R& g' E& h
表2 聚丙烯酰胺最佳投入点试验结果 杯号 1 2 3 4 5 6
4 d6 u. I; X5 S3 ~固体聚合氯化铝投加量(mg/L) 4 4 4 4 4 4
8 ^/ |4 ?& s e8 U固体聚丙烯酰胺投加量(mg/L) 0.05 0.05 0.05 0.05 0.05 0.05 : O* w, K2 P: w
助凝剂投入后搅拌时间(min) 13 10 8 6 4 2
, g: n% @% ]) s; w6 v! E矾花描述 很细 细小、轻 细小、轻 大、结实 大、结实 细小、轻 1 O* ]7 d1 B _9 ^/ U0 j
混液面沉速(mm/s) 0.33 0.42 0.50 0.72 0.69 0.48 $ z) a/ t; C# y% `6 S$ P! l
上清液浊度(NTU) 9.0 7.8 5.5 3.0 3.4 6.0 / X; h& U) p# W" R2 ~. P: ~7 ~
上清液PH值 7.6 7.6 7.6 7.6 7.6 7.6
8 l% t/ r9 g6 g7 }7 [注 1 原水浊度:1390NTU;原水PH值:7.6;原水温度:25℃
; z" x( r% r" i7 E' l8 c! I2 e4 h2 T 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
J# K: j3 B+ ~
# z8 q8 j+ r8 i( u9 C% \9 g0 L+ c2 聚丙烯酰胺水解(碱化)
2 o) G' L5 _% k9 Q7 |' e) B3 G) Z7 K9 k$ k$ K9 G% N! x
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。* ^( v+ S2 e1 L1 x, k
: Q5 f0 ^& x2 ^9 C$ m( a3 生产应用5 ?4 G/ c$ D6 D+ ?
& r% ?, L+ @9 J4 D4 s3 X 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 v( b$ U2 z1 p5 ?& c* w+ @ 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。
. ?) a4 R1 Y" a/ Q; p8 z0 K 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。6 ^8 c* m; Y# J1 L' W# C: h& V
' L# R1 b' C8 @/ c3 R 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。7 i+ R" v' `1 _- ]
% H: _4 B9 G- U1 k0 D6 F# q
4 几点体会6 U9 W; L2 ?- l# L8 S
" v% @. _( e( X. d S2 i( | 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℃。
2 }3 l5 W+ a ^1 L; g+ a 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。
8 L2 v$ p2 S/ P' y 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。
8 x J# ^( L" [. X) M, Z 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。- a) o5 w3 M* u0 `4 {2 }
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。
5 T5 j" L6 a: e, G) G# h 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。
% t% e7 `( L! k# h 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%。 |
|