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1、1聚丙烯酰胺在净水生产中的应用论文作者：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
2、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2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
3、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 0.030.4mg/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
4、36.6A2 3 0.01很细0.38 4.9 6.6A3 3 0.03大、实0.57 3.1 6.6A4 3 0.06较大、重0.83 3.0 6.6A5 3 0.10 很大、重 1.70 3.2 6.6A6 3 0.30 很大、重 3.12 3.1 6.64A7 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 6.6A8 3 1.00 2.9 6.6B1 5 0很细0.30 7.2 7.5B2 5 0.10很细0.32 2.8 7.5B3 5 0.03大、实0.83 2.9 7.5B4 550.06较大、重3.12 7.2 7.5B5 5 0.10很
5、大、重工业4.17 6.9 7.5B6 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 7.5B7 5 0.60 2.8 7.5B8 5 1.00 2.9 7.5C1 20 0很细、轻0.23 13.6 7.26C2 20 0.01很细、径0.23 13.0 7.2C3 20 0.03大、实0.52 5.0 7.2C4 20 0.06较大、重0.83 4.1 7.2C5 20 0.10 很大、重 1.14 3.8 7.2C6 20 0.30 很大、重 1.39 2.5 7.27C7 20 0.60加入 4min 后，矾花沉底，上清透明。2.1 7.2C8
6、20 1.00加入 3min 后，矾花沉底，上清透明。2.1 7.2注 A1A8 烧杯中原水浊度 1063NTU，原水 PH 值 6.6，原水温度 25B1B8 烧杯中原水浊度 2073NTU，原水 PH 值 7.5，原水温度 261.3.2 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 1/22/3 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
7、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 1 283 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9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
8、PH 值：7.6；原水温度：252 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10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 10.2 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
9、8h，水解比应选用 10.0110.05。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。3 生产应用自 1991 年初采用聚丙烯酰胺作为净水助凝剂以来，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净水助凝剂，石湾水厂 1991 年多供水 675.66104t，1992 年多供水 2500.72104t ，1993 年多供水 4376.98104t。目前公司全部水厂已经将聚丙烯酰胺作为净水助凝剂经常性投加使用，不但能够保量优质供水，而
10、且为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，减少一半左右的混凝剂用量，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。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。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。完全溶解的聚丙烯酰胺投加到反应池的中段，利用水的
11、流动作用，可使细小的11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 1/22/3 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。4 几点体会 聚丙烯酰胺作为净水助凝剂，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4001000r/min，溶解搅拌时间 1h 左右为宜。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。
12、聚丙烯酰胺作为净水助凝剂，要获得最佳助凝效果的用量幅度很小，其最佳投量是 0.030.4mg/L。超出这个范围会不起作用或很容易起副作用。 投加点是决定聚丙烯酰胺助凝沉淀效果好坏的关键。最佳投加点是在净水生产絮凝反应全流程中的 1/22/3。 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。 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
13、解比是 10.0110.05。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 10.2 较为适合。 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12合度的聚丙烯酰胺作为饮用水的净水助凝剂，要求使用丙烯酰胺单体含量低于0.2%的产品。 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 15104t/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 22.3104 t，超出设计供水能力的 48.7%。参考文献1 许保玖.给水处理.北京：中国建筑工业出版社，1979.21272 水处理药剂手册.章振王夫译.中国石化出版社，1992.199202，2162183 国家建委建筑科学研究院城市建设研究所.城市给水净化技术经验.北京：中国建筑工业出版社，1978.6184 井出哲夫.水处理工程理论与应用.张自杰等译.北京：中国建筑工业出版社，1986.5255
