摘要：從2009年開始，某水廠在凈水生產(chǎn)中開始嘗試使用助凝劑聚丙烯酰胺，效果并不理想，通過改善溶解投加工藝，重新合理確定投加點，可以有效提高其在低濁水中的助凝效果。
一、概述
聚丙烯酰胺（PAM）是一種水溶性高分子聚合物，具有良好的絮凝性，從2009年開始，該水廠在凈水生產(chǎn)中開始嘗試使用助凝劑聚丙烯酰胺，效果并不理想，近年來，水廠通過改善配制溶解投加工藝，重新確定投加點，進行了生產(chǎn)性試驗，獲得了滿意的助凝沉淀效果。
二、現(xiàn)象
該水廠采用聚氯合鋁鐵為主混凝劑，采用高錳酸鉀復(fù)合藥劑及氯氣作為預(yù)氧化劑及消毒劑，聚丙烯酰胺助凝投加系統(tǒng)于2009年安裝，配有一制備藥罐和兩臺隔膜計量泵，藥罐分三級水箱，內(nèi)設(shè)攪拌槳，二次攪拌與三次攪拌均為慢速攪拌，一次攪拌為快速攪拌。兩臺隔膜計量泵分別用于投加?xùn)|、西兩組網(wǎng)格反應(yīng)池，每組反應(yīng)池有3處投加點，位于網(wǎng)格反應(yīng)池進水較前端的三個網(wǎng)格。
化驗室多組燒杯實驗表明，聚丙烯酰胺具有顯著的助凝作用，對降低濁度作用明顯，水廠按0.1-0.4mg/L的投加量分別進行生產(chǎn)實驗，但并未發(fā)揮出助凝作用，投加后，兩組斜管沉淀池出水濁度并沒有降低，當(dāng)投加0.4mg/L時，濾池的運行周期明顯縮短，說明此投量已過量。
三、原因
（1）機械攪拌強度大，時間過長；長時間的過強攪拌會引起聚丙烯酰胺溶液的降解，使部分聚丙烯酰胺分子鏈斷裂，影響沉降效果。
（2）溶解過程中無熟化過程；聚丙烯酰胺溶液制備過程由自動化系統(tǒng)控制，配制藥劑與投加同時進行，整個過程溶液無熟化過程。
（3）聚丙烯酰胺投加位置不合適。聚丙烯酰胺藥劑的投加點是決定助凝沉淀效果好壞的關(guān)鍵。該藥劑如投加時機過早，細小的礬花未形成，聚丙烯酰胺助凝作用未發(fā)揮出來，過遲加入其聚合網(wǎng)捕作用時間不充分，水廠目前兩組反應(yīng)池投加點都在反應(yīng)池的較前端，應(yīng)為投加過早。
四、措施
1、改善機械攪拌時間及強度
將聚丙烯酰胺助凝系統(tǒng)由自動方式改為手動方式，配制溶液時，機械攪拌轉(zhuǎn)速調(diào)整至較低轉(zhuǎn)速，攪拌時間改為2-3小時。
2、配制聚丙烯酰胺溶液后增加熟化期
先將攪拌罐水箱水位蓄至一半高度，開啟攪拌，在三級水箱里分別緩慢投加等量的聚丙烯酰胺固體藥劑，直至水位蓄高至指定高度，停止進水，繼續(xù)攪拌2小時后停止，放置2小時進行熟化。
3、利用實驗室燒杯實驗確定聚丙烯酰胺較佳投加時機及投加量
（1）選擇較佳投量實驗確定的聚丙烯酰胺投量0.2mg/l，其投加時間確定實驗表1。
| 內(nèi)容 | 1#燒杯 | 2#燒杯 | 3#燒杯 | 4#燒杯 | 5#燒杯 | 6#燒杯 |
| 聚氯化鋁鐵 25mg/L | 聚氯化鋁鐵 25mg/L | 聚氯化鋁鐵 25mg/L | 聚氯化鋁鐵 25mg/L | 聚氯化鋁鐵 25mg/L | 聚氯化鋁鐵 25mg/L | |
| 1分鐘 投加PAM0.2mg/L |
2分鐘 投加PAM0.2mg/L |
3分鐘 投加PAM0.2mg/L |
6分鐘 投加PAM0.2mg/L |
7分鐘 投加PAM0.2mg/L |
8分鐘 投加PAM0.2mg/L |
|
| 濁度NTU | 0.98 | 0.95 | 0.94 | 0.94 | 1.11 | 1.06 |
根據(jù)多組燒杯實驗確定PAM較佳投加時間為慢速攪拌的3至6分鐘。
（2）確定聚丙烯酰胺較佳投加量
聚丙烯酰胺較佳投量實驗表2。
| 內(nèi)容 | 1#燒杯 | 2#燒杯 | 3#燒杯 | 4#燒杯 | 5#燒杯 | 6#燒杯 |
| 聚氯化鋁鐵 25mg/L | 聚氯化鋁鐵 25mg/L | 聚氯化鋁鐵 25mg/L | 聚氯化鋁鐵 25mg/L | 聚氯化鋁鐵 25mg/L | 聚氯化鋁鐵 25mg/L | |
| 3分鐘 投加PAM0.1mg/L |
3分鐘 投加PAM0.13mg/L |
3分鐘 投加PAM0.14mg/L |
3分鐘 投加PAM0.16mg/L |
3分鐘 投加PAM0.18mg/L |
3分鐘 投加PAM0.2mg/L |
|
| 濁度NTU | 1.01 | 0.90 | 0.88 | 0.87 | 0.92 | 0.95 |
通過實驗確定聚丙烯酰胺較佳投量為0.12-0.16mg/L。
4、根據(jù)燒杯實驗結(jié)果確定較佳投加點并進行投加位置改造
水廠單組反應(yīng)池的有效容積為226.55m3，根據(jù)水廠現(xiàn)處理水量4萬m3計算，確定較佳投加點為反應(yīng)池進水處3、4、5、6、格豎井及其相對應(yīng)另外4個豎井。根據(jù)實驗，配制藥液濃度為0.03%，投加量為0.12-0.16mg/L，投加于4個投加點后分別進行生產(chǎn)性試驗。同時進行投加聚丙烯酰胺前后濁度對比分析。
反應(yīng)沉淀池投加聚丙烯酰胺前后濁度對比表3。
| 日期 | 時間 | 沉淀池 | 備注 | 去濁率 | |
| 加藥量（mg/L） | 濁度（NTU） | ||||
| 8月5日 | 14：00 | 12 | 6.12 | 投加前 | |
| 16：00 | 12 | 5.62 | 投加后 | ||
| 18：00 | 12 | 5.47 | |||
| 20：00 | 12 | 5.51 | |||
| 22：00 | 12 | 5.34 | |||
| 24：00 | 12 | 5.11 | 16.5% | ||
| 2：00 | 12 | 5.78 | 停止投加 | ||
| 8月6日 | 14：00 | 12 | 5.98 | 投加前 | |
| 16：00 | 12 | 5.71 | 投加后 | ||
| 18：00 | 12 | 5.65 | |||
| 20：00 | 12 | 5.52 | |||
| 22：00 | 12 | 5.21 | |||
| 24：00 | 12 | 5.01 | 16.2% | ||
| 2：00 | 12 | 5.57 | 停止投加 | ||
| 8月15日 | 8：00 | 45 | 1.78 | 投加前 | |
| 10：00 | 45 | 1.61 | 投加后 | ||
| 12：00 | 45 | 1.55 | |||
| 14：00 | 45 | 1.45 | 16.8% | ||
| 16：00 | 45 | 1.59 | 停止投加 | ||
通過上表表明通過上述改造措施，沉后水濁度下降明顯，達到了預(yù)期效果。同時混凝劑聚氯化鋁鐵用量大大降低，藥劑單耗可下降8mg/L。再一次降低了制水成本。
五、總結(jié)
1、聚丙烯酰胺作為凈水助凝劑，須充分攪拌溶解后才能投加使用。
否則不能發(fā)揮其應(yīng)有的助凝效果，溶解時攪拌速度應(yīng)控制在400-900r/min，溶解攪拌時間3h左右為宜。低溫季節(jié)水溫低、難溶解，如無法用熱水縮短溶解時間，可適當(dāng)延長攪拌時間。
2、投加點及投加量是決定聚丙烯酰胺助凝沉淀效果好壞的關(guān)鍵
水廠生產(chǎn)實踐表明：較佳投量在0.1-0.3mg/L，較佳投加點應(yīng)在絮凝反應(yīng)過程的1/2-1/3處。超出或低于這個范圍其助凝效果不明顯。
3、應(yīng)經(jīng)過實驗確定合適濃度
水廠聚丙烯酰胺配制濃度為0.03%左右，助凝效果較佳。
