聚丙烯酰胺在凈水生產(chǎn)中的助凝應(yīng)用研究

1、聚丙烯酰胺在凈水消費(fèi)中的助凝應(yīng)用研究摘要：多年來，我公司在供水消費(fèi)中，有時盡管調(diào)整投礬量和pH值，原水仍然難以凈化處理好。以往但凡遇到原水難凈化時，唯有大幅度減產(chǎn)保質(zhì)供水。這種措施不但使供水量和效勞水壓下降而嚴(yán)重影響市民正常用水，而且公司的經(jīng)濟(jì)效益亦受到損失。為了徹底解決這個凈水消費(fèi)中的大難題，從1991年開場在公司屬下的供水廠以聚丙烯酰胺為助凝劑進(jìn)展了深化的消費(fèi)性應(yīng)用試驗(yàn)，獲得了令人滿意的助凝沉淀效果。關(guān)鍵詞：聚丙烯酰胺凈水消費(fèi)助凝應(yīng)用研究一實(shí)驗(yàn)局部1儀器與試劑六組攪拌葉片的混凝攪拌機(jī)；濁度計和pH計；聚丙烯酰胺；氫氧化鈉；硫酸鋁或聚合氯化鋁；1L燒懷；各種刻度吸管等。固體聚丙烯酰胺最正確投

2、加量試驗(yàn)表1杯號投加量g/L)礬花描繪混液面沉速/s)上清液濁度NTU上清液pH1很細(xì)0.309.66.620.01很細(xì)0.384.96.630.03較大、實(shí)0.573.16.640.06大、重0.833.06.650.10很大、重1.703.26.660.30很大、重3.123.16.670.60助凝劑參加后迅速形成粗而結(jié)實(shí)的礬花，3in后礬花沉底，上清液透明2.86.681.002.96.62實(shí)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，模擬凈水消費(fèi)工藝的混合攪拌條件，攪拌轉(zhuǎn)速為150r/in、攪拌時間3in，絮凝反響攪拌條件，攪拌轉(zhuǎn)速為50r/in、攪拌時間

3、10in，觀察并記錄礬花形成情況，靜止沉淀10in，同時觀察并記錄礬花沉淀情況的和檢測上清液濁度及pH值。當(dāng)原水出現(xiàn)常規(guī)凈水方法不能凈化處理的情況時，首先應(yīng)進(jìn)展最優(yōu)投礬量試驗(yàn)，選出最正確投礬量，然后進(jìn)展模擬凈水消費(fèi)的助凝沉降試驗(yàn)，最后將助凝試驗(yàn)結(jié)果運(yùn)用到凈水消費(fèi)實(shí)際中。固體聚丙烯酰胺最正確投加量試驗(yàn)表2杯號投加量g/L)礬花描繪混液面沉速/s)上清液濁度NTU上清液pH1很細(xì)0.307.27.520.01很細(xì)0.326.97.530.03較大、實(shí)0.833.17.540.06大、重3.122.87.550.10很大、重4.172.97.560.30助凝劑參加后迅速形成粗而結(jié)實(shí)的礬花，3in后礬

4、花沉底，上清液透明。2.87.570.603.17.581.002.97.5注：原水濁度：2073NTU；pH值：7.5；溫度：26固體聚合氯化鋁投加量：5g/L。固體聚丙烯酰胺最正確投加量試驗(yàn)表3杯號投加量g/L)礬花描繪混液面沉速/s)上清液濁度NTU上清液pH1很細(xì)、輕0.2313.67.220.01很細(xì)、輕0.2313.07.230.03較大、實(shí)0.525.07.240.06大、重0.834.17.250.10很大、重1.143.87.260.30很大、重1.392.57.270.60參加4in后，礬花沉底，上清液透明。參加3in后，礬花沉底，上清液透明。2.17.281.002.17

5、.2注：原水濁度：2037NTU；pH值：7.5；溫度：26；固體硫酸鋁投加量：20g/L。二實(shí)驗(yàn)結(jié)果1聚丙烯酰胺最正確投加量我公司規(guī)定待濾水濁度控制5NTU。從表1至表3的結(jié)果說明：投加適量的助凝劑就能使待濾水濁度5NTU，聚丙烯酰胺作為凈水助凝劑，其最正確投加量是0.030.4g/L之間。在凈水消費(fèi)實(shí)際應(yīng)用中也證明了投加量少于0.03g/L時它的助凝效果不顯著。超過0.4g/L時它的助凝作用過快，形成的礬花粒特大，易造成大量的污泥沉積在反響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和影響反響沉淀效果。2助凝劑最正確投加點(diǎn)聚丙烯酰胺作為凈水助凝劑，它的投入點(diǎn)是決定助凝沉淀效果好壞

6、的關(guān)鍵見表4杯號投加量g/L)礬花描繪混液面沉速/s)上清液濁度NTU上清液pH值113很細(xì)0.339.07.6210細(xì)孝輕0.427.87.638細(xì)孝輕0.505.57.646大、結(jié)實(shí)0.723.07.654大、結(jié)實(shí)0.693.47.662細(xì)孝輕0.486.07.6表4的試驗(yàn)結(jié)果和我們在凈水消費(fèi)中實(shí)際應(yīng)用結(jié)果說明：在絮凝反響總時間的1/2至2/3之間參加聚丙烯酰胺可獲得最正確助凝沉淀效果。假如和混凝劑同時投加那么毫無助凝效果；假如在絮凝反響總時間的前或后1/3的時間時里參加，其助凝效果都不顯著，過早參加，細(xì)小的礬花未形成，過遲參加其聚合網(wǎng)捕作用時間不充分。所以過早或過遲投加聚丙烯酰胺它的助凝

7、效果都無法發(fā)揮。三聚丙烯酰胺水解堿化在溶解聚丙烯酰胺的同時參加一定比例的氫氧化鈉，溶解后放置8h左右使它充分水解堿化，經(jīng)水解后可使聚丙烯酰胺卷曲的高分子鏈充分伸展開，見圖1和圖2。伸展的聚丙烯酰胺高分子長鏈大大地增加了它和細(xì)小礬花顆粒相碰和吸附的時機(jī)，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)一步進(jìn)步助凝效果。從消費(fèi)實(shí)際應(yīng)用的經(jīng)歷說明，現(xiàn)配現(xiàn)用的水解化堿化比要大一些，一般選用1：0.2為宜，即1g聚丙烯酰胺參加0.2g氫氧化鈉。假如水解時間能滿足8h，水解比應(yīng)選用1：0.01-1:0.05。水解比過大會造成凈化后的水質(zhì)pH值嚴(yán)重升高。假如使用水解度為30%以上的陰離子型聚丙烯酰胺，即

8、可免水解步驟。四、消費(fèi)應(yīng)用自1991年初以來，我公司屬下供水廠但凡遇到原水水質(zhì)不能用常規(guī)凈化方法凈化時和超負(fù)荷消費(fèi)供水時我們在凈水消費(fèi)中遇到的難處理、難凈化的情況是指：低溫低濁或高濁、低pH值，pH值6.8以硫酸鋁為凈水劑，超負(fù)荷供水可達(dá)35%，均采用聚丙烯酰胺作為凈水助凝劑。多年來，助凝劑聚丙烯酰胺為我公司保質(zhì)保量供水發(fā)揮了重的作用，獲得了顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。如我公司第二水廠未投產(chǎn)前幾年，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675.66萬3，1992多供水2500.723，1993多供水4376.98萬3。目前在我們公司屬下的全部水廠使用聚丙烯酰胺作為凈水助凝劑，

9、不但可以保量優(yōu)質(zhì)供水，而且為凈水消費(fèi)管理帶來了方便，制水本錢不但不會增加，反而由于應(yīng)用了聚丙烯酰胺而大大地進(jìn)步了絮凝沉淀效果，減少1/3以上的混凝劑用量見表5，也大大地進(jìn)步了沉淀池的制水才能。因此降低了制水總本錢。使用助凝劑降低凈水劑用量的比擬表5原水濁度NTU投加量g/L)待濾水濁度NTU降低礬耗%聚合氯化鋁硫酸鋁聚丙烯酰胺522.81.525*215*20.030.034.13.93.22.846.440.01503.22.035*220*20.040.053.93.44.03.837.542.810635.03.025150.040.044.22.93.93.540.040.020371

10、0.05.035200.030.064.53.14.64.150.042.8在消費(fèi)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，再通過計量泵投加到反響池中。其一般的流程見圖3在溶解時，假如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，不僅是徒勞，而且容易造成投加系統(tǒng)堵塞事故。因此一般采用分散器溶解水和粉末接觸分散呈薄膜狀態(tài)。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4所未的簡易分散器。完全溶解的聚丙烯酰胺投加到反響池的中段處，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

11、形成大而結(jié)實(shí)的礬花。假如人為地增設(shè)混合措施那么千萬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)。只要在反響總時段的1/2至2/3之間參加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。五衛(wèi)生平安性聚丙烯酰胺作為飲用水的凈水助凝劑，它的毒性如何是人們普遍關(guān)心的問題。根據(jù)國內(nèi)外大量的動物急、慢性毒理實(shí)驗(yàn)證明，聚丙烯酰胺高分子絮凝劑屬“三無產(chǎn)品即無致畸、無致癌、無致突變。而且通過小白鼠和大白鼠急性灌胃給藥實(shí)驗(yàn)證明，當(dāng)劑量高達(dá)7.5g/kg時，未引起動物死亡，亦未出現(xiàn)任何中毒病癥。因引聚丙烯酰胺屬平安性極高的產(chǎn)品。但是聚丙烯酰胺在飲用水處理中的應(yīng)用時需考慮丙烯酰胺單體的含量，

12、歐共體國家對此的標(biāo)準(zhǔn)為0.1g/L，美國為0.7g/L,我國的規(guī)定是經(jīng)常性使用時為0.01g/L，非經(jīng)常使用時為0.01g/L。而我們使用的聚丙烯酰胺是優(yōu)等品，丙烯酰胺單體含量是0.028%，聚丙烯酰胺的投加量也在歐共體的標(biāo)準(zhǔn)0.4g/L以內(nèi)。所以我們采用的聚丙烯酰胺作為飲用水的凈水助凝劑是無毒無副作用、衛(wèi)生平安可靠的。六應(yīng)用中的幾點(diǎn)體會1投加點(diǎn)是決定聚丙烯酰胺助凝沉淀效果好壞的關(guān)鍵。最正確投加點(diǎn)是在凈水消費(fèi)絮凝反響總時段中的1/2至2/3之間。2聚丙烯酰胺作為凈水助凝劑，要獲得最正確助凝效果的用量幅度很小，其最正確投加量是0.030.4g/L之間。超出這個范圍會不起作用或很容易起壞作用。3聚

13、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?。否那么不能發(fā)揮它應(yīng)有的高效助凝效果，還會造成投加系統(tǒng)堵塞、封閉濾池外表破壞濾池效率、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4001000r/in。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。4應(yīng)該使用有效的最稀濃度進(jìn)展投加，以保證均勻混合。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，而且助凝效果最正確。聚丙烯酰胺使用溶液不宜存放超過10天，也不能與鐵器接觸，溶解水水溫不能超過60。因?yàn)檫@些都能造成聚丙烯酰胺分子鏈斷開而失去助凝效果，而且造成出廠水的丙烯酰胺單體含量超標(biāo)的不良后果。5聚丙烯酰胺經(jīng)過水解堿化可進(jìn)步助凝效果。水解時間要8h左右，最正確水解比是1：0.011:0.05。在實(shí)際消費(fèi)中經(jīng)常是應(yīng)急使用，如無充足的水解時間，可通過加大水解比來到達(dá)較好水解的目的?，F(xiàn)配現(xiàn)用的水解比是1：0.02較為合適。6為了使凈化后的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