李亨枝 葉潤來 林偉鏡 曹國棟 黃國賢 王國強
(佛山市供水總公司)

　　從1991年開始，我司供水廠對在各種復(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)實的礬花進行了生產(chǎn)性應(yīng)用試驗，獲得了滿意的助凝沉淀效果。幾年來的實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 試驗

1.1 試驗儀器與試劑
　　6組攪拌葉片的混凝攪拌機；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燒杯；各種刻度吸管。
1.2 試驗條件及方法
　　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)進行最優(yōu)投礬量試驗選出最佳投礬量，然后進行模擬凈水生產(chǎn)的助凝沉降試驗，最后將助凝試驗結(jié)果運用到凈水生產(chǎn)實際中。
1.3 試驗結(jié)果
1.3.1 聚丙烯酰胺最佳投量
　　表1的結(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。

表1 聚丙烯酰胺最佳投量試驗結(jié)果 杯號 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 0.30 9.6 6.6 A2 3 0.01 很細 0.38 4.9 6.6 A3 3 0.03 大、實 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)實的礬花，3min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 0.30 7.2 7.5 B2 5 0.10 很細 0.32 2.8 7.5 B3 5 0.03 大、實 0.83 2.9 7.5 B4 5 0.06 較大、重 3.12 7.2 7.5 B5 5 0.10 很大、重工業(yè) 4.17 6.9 7.5 B6 5 0.30 助凝劑加入后迅速形成粗而結(jié)實的礬花，3min后礬花沉底，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 很細、輕 0.23 13.6 7.2 C2 20 0.01 很細、徑 0.23 13.0 7.2 C3 20 0.03 大、實 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4min后，礬花沉底，上清透明。 2.1 7.2 C8 20 1.00 加入3min后，礬花沉底，上清透明。 2.1 7.2 注 A1—A8 燒杯中原水濁度1063NTU，原水PH值6.6，原水溫度25℃
B1—B8 燒杯中原水濁度2073NTU，原水PH值7.5，原水溫度26℃

1.3.2 助凝劑最佳投加點
　　聚丙烯酰胺作為凈水助凝劑，其投入點是決定助凝沉淀效果好壞的關(guān)鍵。表2的試驗結(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。

表2 聚丙烯酰胺最佳投入點試驗結(jié)果 杯號 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間（min） 13 10 8 6 4 2 礬花描述 很細 細小、輕 細小、輕 大、結(jié)實 大、結(jié)實 細小、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：1390NTU；原水PH值：7.6；原水溫度：25℃
　　2 助凝劑加入時間點：1號杯和混凝劑同時投加，2-6號杯分別在絮凝反應(yīng)攪拌開始時、2min、4min、6min和8min時加入

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小礬花顆粒相碰和吸附的機會，使聚丙烯酰胺的吸附架橋網(wǎng)捕作用得到充分的發(fā)揮，從而進一步提高助凝效果。實際應(yīng)用經(jīng)驗表明，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 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4376.98×10⁴t。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，可使細小的絮凝體與聚丙烯酰胺均勻結(jié)合，形成大而結(jié)實的礬花。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。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 幾點體會

　　① 聚丙烯酰胺作為凈水助凝劑，必須充分攪拌溶解后才能投加使用。否則不能發(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，全天供水量達到22.3×10⁴ t，超出設(shè)計供水能力的48.7%。

參考文獻

1 許保玖.給水處理.北京：中國建筑工業(yè)出版社，1979.21～27
2 水處理藥劑手冊.章振王夫譯.中國石化出版社，1992.199～202，216～218
3 國家建委建筑科學(xué)研究院城市建設(shè)研究所.城市給水凈化技術(shù)經(jīng)驗.北京：中國建筑工業(yè)出版社，1978.6～18
4 井出哲夫.水處理工程理論與應(yīng)用.張自杰等譯.北京：中國建筑工業(yè)出版社，1986.52～55

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　　作者通訊處：528000 廣東省佛山市供水總公司水質(zhì)監(jiān)測站
　　(收稿日期 1998-09-20)