聚丙烯酰胺在净水生产中的应用(1)

论文作者：李亨枝 叶润来 林伟镜 曹国栋 黄国贤 王国强

摘要：从1991年开始，我司供水厂对在各种复杂水质条件下的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。

关键词：聚丙烯酰胺 最佳投量

　　从1991年开始，我司供水厂对在各种复杂水质条件下的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净水成本的前提下，使生产能力大幅度提高。

1 试验

1.1 试验仪器与试剂
　　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。
1.2 试验条件及方法
　　按《给水处理》和《水处理工程理论与应用》中介绍的凝聚试验方法，模拟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，然后进行模拟净水生产的助凝沉降试验，最后将助凝试验结果运用到净水生产实际中。
1.3 试验结果
1.3.1 聚丙烯酰胺最佳投量
　　表1的结果表明：聚丙烯酰胺作为净水助凝剂，其最佳投量是0.03～0.4mg/l。在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。

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
a1	3	0	很细	0.30	9.6	6.6
a2	3	0.01	很细	0.38	4.9	6.6
a3	3	0.03	大、实	0.57	3.1	6.6
a4	3	0.06	较大、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
a8	3	1.00			2.9	6.6
b1	5	0	很细	0.30	7.2	7.5
b2	5	0.10	很细	0.32	2.8	7.5
b3	5	0.03	大、实	0.83	2.9	7.5
b4	5	0.06	较大、重	3.12	7.2	7.5
b5	5	0.10	很大、重工业	4.17	6.9	7.5
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
b7	5	0.60			2.8	7.5
b8	5	1.00			2.9	7.5
c1	20	0	很细、轻	0.23	13.6	7.2
c2	20	0.01	很细、径	0.23	13.0	7.2
c3	20	0.03	大、实	0.52	5.0	7.2
c4	20	0.06	较大、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4min后，矾花沉底，上清透明。		2.1	7.2
c8	20	1.00	加入3min后，矾花沉底，上清透明。		2.1	7.2
注 a1—a8 烧杯中原水浊度1063ntu，原水ph值6.6，原水温度25℃ b1—b8 烧杯中原水浊度2073ntu，原水ph值7.5，原水温度26℃

1.3.2 助凝剂最佳投加点
　　聚丙烯酰胺作为净水助凝剂，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。如果和混凝剂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。

表2 聚丙烯酰胺最佳投入点试验结果

杯号	1	2	3	4	5	6
固体聚合氯化铝投加量（mg/l）	4	4	4	4	4	4
固体聚丙烯酰胺投加量（mg/l）	0.05	0.05	0.05	0.05	0.05	0.05
助凝剂投入后搅拌时间（min）	13	10	8	6	4	2
矾花描述	很细	细小、轻	细小、轻	大、结实	大、结实	细小、轻
混液面沉速（mm/s）	0.33	0.42	0.50	0.72	0.69	0.48
上清液浊度（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 原水浊度：1390ntu；原水ph值：7.6；原水温度：25℃ 　　2 助凝剂加入时间点：1号杯和混凝剂同时投加，2-6号杯分别在絮凝反应搅拌开始时、2min、4min、6min和8min时加入

2 聚丙烯酰胺水解(碱化)

　　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。

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