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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。 9 u, D0 l. G! Z
1 试验
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0 s: Q& g/ z; r% R1.1 试验仪器与试剂! A. _3 ]9 a! M. p* Y3 F- @1 a* E
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。
: @9 \" D- _2 p1.2 试验条件及方法
$ m4 A: C R$ a* Q# D# k 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。) ?( _7 `$ Y& h
1.3 试验结果
2 J# i/ U% C/ I+ A! y1.3.1 聚丙烯酰胺最佳投量
* d9 ]" v9 i" X1 ^/ f* \# z+ t 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。0 V8 O% g4 l& ~4 R, k$ O9 r( b
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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
) D: _5 y% J8 S# y5 H0 wA1 3 0 很细 0.30 9.6 6.6 + e: L! X: V9 K+ {$ ]' e
A2 3 0.01 很细 0.38 4.9 6.6 8 s c6 q: V" ~0 j2 a
A3 3 0.03 大、实 0.57 3.1 6.6
* o6 N" {2 S7 o% b2 Z" pA4 3 0.06 较大、重 0.83 3.0 6.6
$ s7 j1 J! |$ E( a8 mA5 3 0.10 很大、重 1.70 3.2 6.6
1 Y1 L. C7 ]! ]5 x1 g Q" TA6 3 0.30 很大、重 3.12 3.1 6.6 - \! A) a' d% y8 F0 G" ` f( f
A7 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 6 r* L0 O2 J3 \1 m/ @6 t
A8 3 1.00 2.9 6.6
( v- S2 R. W$ n6 o! M- ^" DB1 5 0 很细 0.30 7.2 7.5 8 b6 J9 C$ x2 o2 R. v5 c
B2 5 0.10 很细 0.32 2.8 7.5
6 T5 l# p4 s; [( u6 z5 }: o# _B3 5 0.03 大、实 0.83 2.9 7.5
" A7 [' o! T1 q+ ~& y( `/ yB4 5 0.06 较大、重 3.12 7.2 7.5 5 ^; F& W% e5 U: F5 x& d
B5 5 0.10 很大、重工业 4.17 6.9 7.5 % f, R/ g0 R' n! d4 \5 D- m8 w. O- w
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 ~, }* i+ Z$ A8 N P. @B7 5 0.60 2.8 7.5 : Q" q- N$ F2 }; b- Q
B8 5 1.00 2.9 7.5 $ M4 z6 ]* u' q3 ]
C1 20 0 很细、轻 0.23 13.6 7.2
m5 {' u+ L" [0 GC2 20 0.01 很细、径 0.23 13.0 7.2 * F& n: N. _* A6 [* G
C3 20 0.03 大、实 0.52 5.0 7.2
7 p/ G8 T1 n5 R$ F2 E4 gC4 20 0.06 较大、重 0.83 4.1 7.2
" L, Z J2 I& [C5 20 0.10 很大、重 1.14 3.8 7.2
! S( r8 ?, P3 E! W9 r2 FC6 20 0.30 很大、重 1.39 2.5 7.2 ! f3 F$ v3 D4 N z
C7 20 0.60 加入4min后,矾花沉底,上清透明。 2.1 7.2
3 {4 q9 T9 U& YC8 20 1.00 加入3min后,矾花沉底,上清透明。 2.1 7.2 3 F; e ]# P" K: L6 B% x! b
注 A1—A8 烧杯中原水浊度1063NTU,原水PH值6.6,原水温度25℃. @4 ^4 x. R* `3 Y7 e* S/ ?* H
B1—B8 烧杯中原水浊度2073NTU,原水PH值7.5,原水温度26℃ # {. j; d* ?" C6 V8 S( S8 q
+ Z% _8 F( z8 v7 ~0 h1.3.2 助凝剂最佳投加点/ c% i v9 M. S& c# a% K( O
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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6 L4 ]0 q* ~9 m# Y( T# j表2 聚丙烯酰胺最佳投入点试验结果 杯号 1 2 3 4 5 6
# S: p0 Z! Q7 b- F' }2 d1 K, N/ B固体聚合氯化铝投加量(mg/L) 4 4 4 4 4 4
/ ]- k) U, X, X4 f, T) L6 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 3 b* N7 r# s7 d' q7 P
助凝剂投入后搅拌时间(min) 13 10 8 6 4 2 - K+ p0 T0 a* V
矾花描述 很细 细小、轻 细小、轻 大、结实 大、结实 细小、轻 ( ? D3 |) Y/ e9 W7 _, ~( S4 h+ p
混液面沉速(mm/s) 0.33 0.42 0.50 0.72 0.69 0.48 1 s3 p! a0 q y" g+ v9 c
上清液浊度(NTU) 9.0 7.8 5.5 3.0 3.4 6.0 ; g% t, p* L* A% Z7 n
上清液PH值 7.6 7.6 7.6 7.6 7.6 7.6
' @0 ?& s, U b5 [5 h注 1 原水浊度:1390NTU;原水PH值:7.6;原水温度:25℃
5 K8 b6 r9 |5 b, K 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 * Z* r$ t$ \& u$ `* r; p$ B% s
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2 聚丙烯酰胺水解(碱化)6 O: k0 `9 p; v0 N! }1 r
/ A, B9 w3 k( q. l3 k) S
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。+ u; }' S+ |% N+ {
6 B8 z+ M- j# d4 u7 P( p3 生产应用0 V4 l9 B& \/ y0 Y" G% X$ H: \& d
( w& u; b( C) U# Y1 B+ 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。
% W Y( J5 n% A8 V* } 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。8 g5 h0 n5 Q- r* v' F$ u" Y
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。' b! H+ ^% E5 E$ I+ X4 D- s) O0 r
, `8 x" f9 @. S* C 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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4 几点体会
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) w! S7 O% E/ q' K" ~* d 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℃。! W# g( K- f7 _( J9 L( w
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。 s2 l% M. w4 i% e# A4 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。
# N% b; Y# E9 ~! h3 j/ _: } 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。
$ T1 {6 Q) R$ q: V, @' q 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。
3 h4 G2 E0 d7 {2 {! d" Y+ 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。5 O8 ?% I: T6 U! A0 N
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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