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聚丙烯酰胺及气浮法对低温低浊水处理影响

发布时间:2019-12-16 09:28:58     作者:波涛净水

近来我国的水质情况逐渐恶化,并且我国的总储水量虽然多,但是人均量很少,水质情况越来越受到了人们的关注。而处于有寒冷冬季的北方,冬天的低温更加使得混凝剂的混凝效果降低,而浊度低的水难以处理。不仅在经济更在可持续发展方面为我们提出了难题,首要的便是低温低浊黄河水的处理。低温低浊水难处理主要是因为添加混凝剂取不得预期的效果,而解决这个问题主要有两方面的方法:(1)强化混凝效果(2)增加后续工艺消除混凝效果差的影响。投加助凝剂聚丙烯酰胺是第一个方面里的,通过气浮法则是为了增加后续工艺处理效果。

1.课题研究背景

1.1水资源现状

世界水资源总储备量约14亿立方公里,人类直接利用的只有0.65%。淡水资源的储备对人类社会的经济及生存和发展至关重要。据相关统计全国669个大中城市中,400多座存在供水不足,110座供水不足。通过以上数字可以看出我国的水质情况不容乐观。水质污染时我们迫切需要解决的问题。

1.2低温低浊水的现状

在我国的北方有3-5个月冰冻期,此时江河水温为0-1℃,水库水下层水温为2-4℃。江河,水库水等地表水做为水源的给水厂普遍存在低温低浊问題。低温会使絮凝体形成缓慢,颗粒细小,松散。因为无机盐混凝剂水解是吸热反应,低温水解困难,特别是硫酸铝在5℃左右,水解速度便会比较缓慢;低温水粘度大,布朗运动会相对减弱;水温低时,颗粒之间的水化作用加强,妨碍胶体凝聚;水温与pH有关,水温低时,水的pH会上升。就目前来讲,提高低温水混凝效果一般用增加混凝剂投加量和投加高分子助凝剂。但是尽管这样混凝效果依旧不理想,故低温水的混凝需要进一步研究。

2.低温低浊水的两种处理方法

2.1投加聚丙烯酰胺

聚丙烯酰胺是高分子物质,可以改变絮凝体结构,使细小而松散的絮粒变得粗大而密实。聚丙烯酰胺产品有阳离子、阴离子和非离子型3种,一般为非离子型聚合物。PAM的聚合度可高达20000-90000,相应的分子量高达150万-600万。它的混凝效果在于对胶体表面强烈的吸附作用,在胶体之间形成桥联。聚丙烯酰胺每一链节中均还有一个酰胺基。由于酰胺基之间的氢键作用,线性分子往往不能充分展开来,致使桥架减弱。为此通常在碱性条件下进行部分水解。阳离子型一般都含有微量毒性,主要在于单体丙烯胺。

宝钢集团公司能源中心以低温低浊水为研究对象,并通过实验得出,净水厂在春季和冬季这两个季节原水温度低于5℃,浊度低于50NTU时,在投加助凝剂,可以提高混凝效果。而在上海市自来水市南有限公司进行实验时,投加PAM的沉淀池出水浊度低于没有投加助凝剂的沉淀池浊度,尤其是对低温低浊水的处理原水浊度低时(低于50NTU),加助凝剂的沉淀水出水浊度降低率约20%,原水水温特别低时(5℃),加助凝剂的沉淀水出水浊度降低率约30%-35%。

同时应该控制对聚丙烯酰胺的投加量,有实验表明PAM较佳投加量为0.1-0.2mg/L,助凝剂投入过多或者过少都会对水处理产生影响,聚丙烯酰胺投入过少,则不能达到预期效果,过多则会破坏水质的酸碱平衡。

2.2气浮法

气浮,是通过某种方式产生大量的微气泡,使其与废水中密度接近于水的固体或液体污染物微粒粘附,形成密度小于水的气浮体,在浮力的作用下,上浮至水面形成浮渣,从而进行固液或者液液分离。而这个特点正好可以去除低浊水,并且不用担心混凝剂是否有影响。就目前来看气浮法有三类:电解气浮法、散气气浮法、溶气气浮法。溶气气浮法一般分为溶气真空气浮和加压溶气气浮法,目前用的较广泛的是加压溶气气浮法。加压溶气气浮由空气饱和设备、空气释放设备和气浮池等组成。

加压溶气气浮法设备水中的空气溶解度大,能够提供足量的微气泡,可以满足不同要求的固液分离。经减压释放的气体粒径小、颗粒均匀、微气泡在气浮池中上升速度慢、对池扰动比较小,特别适合絮凝体松散、细小的固液分离,同时设备和流程都比较简单,维护管理方便。

周剑吴对西北地区高原的低温低浊水进行了数学模拟,寻找絮体沉降的最终比例。Sohn等人对韩国采用DAF工艺的部分水厂进行调查研究,发现DAF工艺在水厂运行状况良好,出水浊度可达0.15NTU,在经过无烟煤过滤后出水浊度可达0.02-0.09NTU,节省了水厂的投资。

同时气浮也有影响它正常运行的几个因素微气泡尺寸和溶气率。气浮池中水的流态一般在过渡区或紊流区,因此,带气凝絮的分离速度可按阿伦公式(或类似公式)或牛顿公式计算。由于惯性阻力起主要作用,因此,凝絮的分离速度主要受密度差(Po-P)及特征直径d的影响。在相同的密度差时,由于带气凝絮待征直径D大于相应的凝絮d,故上浮速度大于下沉速度。天然水体中的亲水性什质必先僧水化,结成凝絮才能粘附气泡。凝絮密度大,体积小,如粘附微气泡量不足,则达不到上浮条件。因此,单纯气浮法不适于净化含砂量多的高浊度水。气浮过滤工艺还可以含藻期滤池堵塞问题,延长了过滤周期。

3.总结

对于低温低浊水这个热点问题,又是比较难处理的课题。实践证明在强化混凝效果以及增加后续工艺消除混凝效果差的影响的两个方面,投加助凝剂聚丙烯酰胺和使用气浮法可以有效的提高混凝效果。同时如果把二者相互紧密的结合起来又会取得更加好的影响。除了以上的方法外,生产废水回流、载体絮凝技术、膜法、微絮凝过滤等也同样可以提高混凝效果。而低温低浊地表水的处理比常规水处理方法更为复杂,而且由于地理位置不同以及原水水质特点的千差万别,使得对低温低浊地表水的处理没有一个固定的方法。传统的方法已经不能再满足我们现在社会的污染问题,这需要我们去不断地探索,开拓一个新的领域,一个新的未来。

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