從2008年年開始,我廠對在各種復(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 聚丙烯酰胺試驗(yàn):
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;1L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,攪拌時間3min;絮凝反應(yīng)攪拌條件為攪拌轉(zhuǎn)速50r/min,攪拌時間10min。觀察并記錄礬花形成情況,靜止沉淀10min,同時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,首先應(yīng)進(jìn)行最優(yōu)投礬量試驗(yàn)選出最佳投礬量,然后進(jìn)行模擬凈水生產(chǎn)的助凝沉降試驗(yàn),最后將助凝試驗(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 聚丙烯酰胺最佳投量
結(jié)果表明:聚丙烯酰胺作為凈水助凝劑,其最佳投量是0.03~0.4mg/L。在凈水生產(chǎn)中也證明了投加量少于0.03mg/L時它的助凝效果不顯著;超過0.4mg/L時它的助凝作用過快,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。
1.3.2 助凝劑最佳投加點(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。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)總時間的1/2~2/3間加入聚丙烯酰胺可獲得最佳的助凝沉淀效果。如果和混凝劑同時投加則毫無助凝效果;如果在絮凝反應(yīng)總時間的前或后1/3的時間里加入,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)捕作用時間不充分,助凝效果無法發(fā)揮。
2、 聚丙烯酰胺水解(堿化)
在溶解聚丙烯酰胺的同時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,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1g聚丙烯酰胺加入0.2g氫氧化鈉。如果水解時間能滿足8h,水解比應(yīng)選用1∶0.01~1∶0.05。水解比越大所需水解時間就越短,但水解比過大會造成凈化后的水質(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1998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,水廠1998年多供水675.66×104t,2000年多供水2500.72×104t ,2003年多供水4376.98×104t。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,制水成本也不會增加,同時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,如果只是簡單地將聚丙烯酰胺投入水中,就會形成塊狀,即使長時間攪拌也不溶解,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。在自動送粉器中,一般裝有分散器。在用手工分散時,使用如圖1所示的簡易分散器。
完全溶解的聚丙烯酰胺投加到反應(yīng)池的中段,利用水的流動作用,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。
4 、聚丙烯酰胺使用體會:
① 聚丙烯酰胺作為凈水助凝劑,必須充分?jǐn)嚢枞芙夂蟛拍芡都邮褂谩7駝t不能發(fā)揮其應(yīng)有的高效助凝效果,還會造成投加系統(tǒng)堵塞、封閉濾池表面、破壞濾池效率、大大縮短濾池的反沖洗周期等不良后果。溶解時攪拌速度應(yīng)控制在400~1000r/min,溶解攪拌時間1h左右為宜。低溫季節(jié)水溫低、難溶解,用熱水可縮短溶解時間,但水溫不能超過60℃。
② 聚丙烯酰胺作為凈水助凝劑,要獲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。超出這個范圍會不起作用或很容易起副作用。
③ 投加點(diǎn)是決定聚丙烯酰胺助凝沉淀效果好壞的關(guān)鍵。最佳投加點(diǎn)是在凈水生產(chǎn)絮凝反應(yīng)全流程中的1/2~2/3。
④ 為保證均勻混合,應(yīng)使用最稀濃度。聚丙烯酰胺濃度為0.05%左右,既利于攪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過10d,也不能與鐵器接觸,溶解水溫不能超過60℃。否則會使聚丙烯酰胺分子鏈斷開而失去助凝效果,并造成凈化出水中丙烯酰胺單體含量增加的不良后果。
⑤ 聚丙烯酰胺經(jīng)過水解(堿化)可提高助凝效果。水解時間要8h左右,最佳水解比是1∶0.01~1∶0.05。在實(shí)際生產(chǎn)中經(jīng)常是應(yīng)急使用,無充足的水解時間,可通過加大水解比來達(dá)到較好水解的目的。現(xiàn)配現(xiàn)用的水解比1∶0.2較為適合。
⑥ 為使凈化出水中丙烯酰胺單體含量不超過衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定,必須采用高聚合度的聚丙烯酰胺作為飲用水的凈水助凝劑,要求使用丙烯酰胺單體含量低于0.2%的產(chǎn)品。
⑦ 對各種原水水質(zhì)(包括超負(fù)荷35%左右),高效助凝劑聚丙烯酰胺均能發(fā)揮良好的助凝沉淀效果。如石灣水廠第三車間,其設(shè)計(jì)供水能力是15×104t/d。采用聚丙烯酰胺作為助凝劑,投加量0.05mg/L,在保證優(yōu)質(zhì)供水的前提下,全天供水。
名稱
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分子量(萬)
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離子度
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固含量%
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殘余單體%
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水解度%
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溶解時間(min)
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陽離子PAM
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800-1200
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10-50
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≥90
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≤0.05
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20-25
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≤40
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陰離子PAM
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600-2000
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——
|
≥90
|
≤0.05
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20-30
|
≤40-60
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陰離子粉
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600-2000
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——
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≥90
|
≤0.05
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20-30
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≤10-20
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包裝:聚丙烯酰胺采用25kg聚丙烯塑料編制袋或紙塑復(fù)合袋包裝,也可依照客戶要求包裝。
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保存:堆碼層不的超過20層,保質(zhì)期為2年,產(chǎn)品需存放在陰涼遮光處。
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安全性:PAM為無毒五腐蝕性產(chǎn)品,使用時如粘在皮膚,眼睛上或吸到口中,要及時用水沖洗,禁止食用。