在各種復(fù)雜水質(zhì)條件下的凈水生產(chǎn)中如何用好助凝劑聚丙烯酰胺，使混凝后產(chǎn)生一種粒度大、比重大而結(jié)實(shí)的礬花進(jìn)行了生產(chǎn)性應(yīng)用試驗(yàn)，獲得了滿意的助凝沉淀效果。幾年來的實(shí)踐不但解決了凈水生產(chǎn)中處理各種復(fù)雜原水水質(zhì)的難題，而且在保證水質(zhì)和不增加凈水成本的前提下，使生產(chǎn)能力大幅度提高。
1.1 聚丙烯酰胺試驗(yàn)儀器與試劑
6組攪拌葉片的混凝攪拌機(jī)；濁度計(jì)和pH計(jì)；聚丙烯酰胺；氫氧化鈉；硫酸鋁或聚合氯化鋁；1 L燒杯；各種刻度吸管。
1.2 聚丙烯酰胺試驗(yàn)條件及方法
按《給水處理》和《水處理工程理論與應(yīng)用》中介紹的凝聚試驗(yàn)方法，模擬凈水生產(chǎn)工藝的混合攪拌條件為：攪拌轉(zhuǎn)速150 r/min，攪拌時(shí)間3 min；絮凝反應(yīng)攪拌條件為攪拌轉(zhuǎn)速50 r/min，攪拌時(shí)間10 min。觀察并記錄礬花形成情況，靜止沉淀10 min，同時(shí)觀察并記錄礬花沉淀情況和檢測上清液濁度及pH值。當(dāng)出現(xiàn)常用凈水方法不能凈化處理原水時(shí)，首先應(yīng)進(jìn)行*投礬量試驗(yàn)選出投礬量，然后進(jìn)行模擬凈水生產(chǎn)的助凝沉降試驗(yàn)，zui后將助凝試驗(yàn)結(jié)果運(yùn)用到凈水生產(chǎn)實(shí)際中。
1.3 聚丙烯酰胺試驗(yàn)結(jié)果
1.3.1 聚丙烯酰胺投量
表1的結(jié)果表明：聚丙烯酰胺作為凈水助凝劑，其投量是0.03～0.4 mg/L。在凈水生產(chǎn)中也證明了投加量少于0.03 mg/L時(shí)它的助凝效果不顯著；超過0.4 mg/L時(shí)它的助凝作用過快，形成的礬花顆粒很大，易造成大量的污泥沉積在反應(yīng)池的后部和沉淀池的前部，沉淀池的長度和面積不能充分利用，影響反應(yīng)沉淀效果。
表1 聚丙烯酰胺投量試驗(yàn)結(jié)果：
杯
號(hào)
固體聚
合氯化
鋁投加
量
(mg/L)
固體聚
丙烯酰
胺投加
量
(mg/L)
礬花描述
混液面
沉速
(mm/s)
上清液
濁度
(NTU)
上清液
pH值
A1
3
0
很細(xì)
0.30
9.6
6.6
A2
3
0.01
很細(xì)
0.38
4.9
6.6
A3
3
0.03
大、實(shí)
0.57
3.1
6.6
A4
3
0.06
較大、重
0.83
3.0
6.6
A5
3
0.10
很大、重
1.70
3.2
6.6
A6
3
0.30
很大、重
3.12
3.1
6.6
A7
3
0.60
助凝劑加入后迅速形成粗而結(jié)實(shí)的礬花，3 min后礬花沉底，上清透明。
2.8
6.6
A8
3
1.00
2.9
6.6
B1
5
0
很細(xì)
0.30
7.2
7.5
B2
5
0.01
很細(xì)
0.32
6.9
7.5
B3
5
0.03
大、實(shí)
0.83
3.1
7.5
B4
5
0.06
較大、重
3.12
2.8
7.5
B5
5
0.10
很大、重
4.17
2.9
7.5
B6
5
0.30
助凝劑加入后迅速形成粗而結(jié)實(shí)的礬花，3 min后礬花沉底，上清透明。
2.8
7.5
B7
5
0.60
3.1
7.5
B8
5
1.00
2.9
7.5
C1
20
0
很細(xì)、輕
0.23
13.6
7.2
C2
20
0.01
很細(xì)、輕
0.23
13.0
7.2
C3
20
0.03
大、實(shí)
0.52
5.0
7.2
C4
20
0.06
較大、重
0.83
4.1
7.2
C5
20
0.10
很大、重
1.14
3.8
7.2
C6
20
0.30
很大、重
1.39
2.5
7.2
C7
20
0.60
加入4 min后，礬花沉底，上清透明。
2.1
7.2
C8
20
1.00
加入3 min后，礬花沉底，上清透明。
2.1
7.2
注 A1～A8燒杯中原水濁度1 063 NTU，原水pH值6.6，原水溫度25 ℃
B1～B8燒杯中原水濁度2 073 NTU，原水pH值7.5，原水溫度26 ℃
C1～C8燒杯中原水濁度2 037 NTU，原水pH值7.5，原水溫度26 ℃
1.3.2 聚丙烯酰胺助凝劑投加點(diǎn)
聚丙烯酰胺作為凈水助凝劑，其投入點(diǎn)是決定助凝沉淀效果好壞的關(guān)鍵。表2的試驗(yàn)結(jié)果和在凈水生產(chǎn)中應(yīng)用結(jié)果表明：在絮凝反應(yīng)總時(shí)間的1/2～2/3間加入聚丙烯酰胺可獲得的助凝沉淀效果。如果和混凝劑同時(shí)投加則毫無助凝效果；如果在絮凝反應(yīng)總時(shí)間的前或后1/3的時(shí)間里加入，其助凝效果都不顯著。過早加入，細(xì)小的礬花未形成；過遲加入其聚合網(wǎng)捕作用時(shí)間不充分，助凝效果無法發(fā)揮。
表2 聚丙烯酰胺投入點(diǎn)試驗(yàn)結(jié)果
杯 號(hào)
1
2
3
4
5
6
固體聚合氯化鋁投加量
(mg/L)
4
4
4
4
4
4
固體聚丙烯酰胺投加量
(mg/L)
0.05
0.05
0.05
0.05
0.05
0.05
助凝劑投入后攪拌時(shí)間
(min)
13
10
8
6
4
2
礬花描述
很細(xì)
細(xì)小、
輕
細(xì)小、
輕
大、
結(jié)實(shí)
大、
結(jié)實(shí)
細(xì)小、
輕
混液面沉速(mm/s)
0.33
0.42
0.50
0.72
0.69
0.48
上清液濁度(NTU)
9.0
7.8
5.5
3.0
3.4
6.0
上清液pH值
7.6
7.6
7.6
7.6
7.6
7.6
注 1 原水濁度：1 390 NTU；原水pH值：7.6；原水溫度：25 ℃
2 助凝劑加入時(shí)間點(diǎn)：1號(hào)杯和混凝劑同時(shí)投加，2～6號(hào)杯分別在絮凝反應(yīng)攪拌開始時(shí)、2 min、4 min、6 min和8 min時(shí)加入
2 聚丙烯酰胺水解(堿化)
在溶解聚丙烯酰胺的同時(shí)加入一定比例的氫氧化鈉，溶解后放置8 h左右使之充分水解(堿化)，經(jīng)水解后可使聚丙烯酰胺卷曲的高分子鏈充分伸展開，大大地增加了它和細(xì)小礬花顆粒相碰和吸附的機(jī)會(huì)，使聚丙烯酰胺的吸附架橋網(wǎng)捕作用得到充分的發(fā)揮，從而進(jìn)一步提高助凝效果。實(shí)際應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)表明，現(xiàn)配現(xiàn)用的水解比(堿化比)要大一些，一般選用1∶0.2為宜，即1 g聚丙烯酰胺加入0.2 g氫氧化鈉。如果水解時(shí)間能滿足8 h，水解比應(yīng)選用1∶0.01～1∶0.05。水解比越大所需水解時(shí)間就越短，但水解比過大會(huì)造成凈化后的水質(zhì)pH值升高。如果使用水解度為30%以上的陰離子型聚丙烯酰胺，即可免去水解步驟。
3 聚丙烯酰胺生產(chǎn)應(yīng)用
自1991年初采用聚丙烯酰胺作為凈水助凝劑以來，無論原水水質(zhì)情況如何均可獲得令人滿意的助凝沉淀效果，超負(fù)荷35%左右生產(chǎn)供水也是如此。由于采用聚丙烯酰胺作為凈水助凝劑，石灣水廠1991年多供水675.66×104t，1992年多供水2500.72×104t，1993年多供水4376.98 ×104 t。目前公司全部水廠已經(jīng)將聚丙烯酰胺作為凈水助凝劑經(jīng)常性投加使用，不但能夠保量優(yōu)質(zhì)供水，而且為凈水生產(chǎn)管理帶來了方便，制水成本也不會(huì)增加，同時(shí)大大提高了絮凝沉淀效果，減少一半左右的混凝劑用量，提高了沉淀池的制水能力。因此直接和間接降低了制水總成本。
在實(shí)際應(yīng)用中使用粉末狀的固體聚丙烯酰胺高分子助凝劑，通常用自動(dòng)送粉器或簡易分散器等定量送粉，使其在一定量的水中分散溶解之后，再通過計(jì)量泵投加到反應(yīng)池中。
在溶解時(shí)，如果只是簡單地將聚丙烯酰胺投入水中，就會(huì)形成塊狀，即使長時(shí)間攪拌也不溶解，而且容易造成投加系統(tǒng)堵塞。因此一般采用溶解水和粉末接觸分散呈薄膜狀態(tài)的分散器。在自動(dòng)送粉器中，一般裝有分散器。在用手工分散時(shí)，使用如圖1所示的簡易分散器。*溶解的聚丙烯酰胺投加到反應(yīng)池的中段，利用水的流動(dòng)作用，可使細(xì)小的絮凝體與聚丙烯酰胺均勻結(jié)合，形成大而結(jié)實(shí)的礬花。如果人為地增設(shè)混合措施則造成絮凝體被破壞而失去助凝作用。不需要輔助混合設(shè)施是此方法的一大優(yōu)點(diǎn)。只要在反應(yīng)總時(shí)段的1/2～2/3間加入溶解好的助凝劑聚丙烯酰胺，即可獲得理想的助凝沉淀效果。
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