聚丙烯酰胺處理高渾濁水

1、聚丙烯酰胺處理高渾濁水聚丙烯酰胺處理高渾濁水雙擊自動滾屏（上海市自來水公司）摘要摘要聚丙烯酰胺作為高分子混凝劑對水中懸浮物的行為服從朗格茂等溫吸附式，并以架橋方式使水中懸浮物結成聚集體以擁擠沉降形式下沉，本文從上述兩個基本觀點出發(fā)，推導出聚丙烯酰胺處理高渾濁水時，混凝劑劑量與渾液面沉降速度的關系式：C0.5(VV0)2Z4(1Z)=ABC從而求得最佳劑量與水中含沙量的關系式：CO0.5=K0.5[mS或C0=K[2mS2和最優(yōu)劑量與含沙

2、量的關系式：Cp0.5=0.61K0.5[mS或Cp0.5=0.37K[2mS2Cp0.5=0.51K0.5[mS或Cp0.5=0.26K[2mS2并通過試驗數(shù)據(jù)予以驗證，將試驗求得最優(yōu)劑量來指導生產(chǎn)。采用聚丙烯酰胺處理高渾濁水是我國西北地區(qū)水處理的重要手段。不少研究者證明，作為高聚物的聚丙烯酰胺投入水中之后，將吸附于水中懸浮物的表面，并服從朗格茂等溫吸附模型。聚丙烯酰胺以其分子鏈的一部分附著在懸浮顆粒表面一個或多個吸附位置上，而其余部

3、分則延伸到水中，這些延伸段與另一些懸浮顆粒上尚有吸附能力的空間位置相接觸時，即完成架橋作用。于是懸浮顆粒聚集至一定大小的團粒，它的大小只受對系統(tǒng)的攪拌強度引起的剪切梯度和開始被吸附在顆粒表面上的聚合物的總數(shù)所控制；如果吸附位置被很多高分子聚合物鏈段占去，就將妨礙架橋作用的進行；如果全部吸附位置被占去，架橋作用就完全終止。相反，如果僅少數(shù)吸附位置被占去，架橋作用就將難于抵抗由于攪拌所產(chǎn)生的剪切刀。西北地區(qū)高渾濁水泥沙含量極大，有時達300

4、kgm3以上，但其中85%以上粒徑大于5μ，易于被聚丙烯酰胺（以下簡稱PAM）所吸附，生成大的聚集體，加速其沉降。由于微小的泥粒，有一定的凝聚穩(wěn)定性，不易被吸附，故澄清水有較高的剩余濁度。若同時加入無機混凝劑進行脫穩(wěn)，則澄清水濁度可得到改善。PAM系非電性混凝劑，經(jīng)部分水解后成為陰離子型混凝劑（簡稱為HPAM），可提高其混凝效果。本文僅就HPAM劑量與泥沙沉速的關系進行分析探討。一、一、HPAMHPAM劑量與泥沙沉速的關系劑量與泥沙沉速

5、的關系高渾濁水中泥沙的沉降與單個顆粒泥沙的沉降不同，它是以清渾水交界面（渾液面）向下沉降的形式進行的。分為四個階段。第一階段為加速沉降；第二階段為等速擁擠沉降；第三、第四階段為壓擠沉降。這里主要討論等速擁擠沉降階段的沉降速度，它是決定處理效果的主要技術參數(shù)。1.1.泥沙吸附混凝劑后的表面復蓋率泥沙吸附混凝劑后的表面復蓋率前已述及泥粒表面吸附混凝劑的數(shù)量與水處理效果有很大影響，并符合朗k1n20θ(1θ)=k2R3R2θ(1θ)R=k1k

6、2n20θ2(1θ)2(10)n0與水中含沙量S成正比，即n0=k3SR=k1k2K23S2θ2(1θ)2(11)或R=ＫS2θ2(1θ)2K=k1k2K23(11＇)此即為在一定混凝劑劑量，一定攪拌條件下生成的聚集體的半徑。3.3.泥沙沉速與劑量的關系泥沙沉速與劑量的關系室內試驗可觀察到高渾濁水經(jīng)混凝劑處理后，聚集體的顆?；旧鲜蔷鶆虻?，且在水中仍舊以渾液面形式下沉。此沉速與懸浮澄清池懸浮層中水的上升流速相等，屬于均勻顆粒等速擁擠沉降

7、的范疇。在一定的水溫下，當泥沙的物理化學性質，泥沙濃度和混凝劑性質不變時，均勻顆粒等速擁擠沉降的沉速V與粒徑的關系式推導如下：令η為沉降阻力系數(shù)，Re為雷諾數(shù)，η=Pm3d6LPwV2a(1m)Re=PwVd6aμ(1m)試驗證明[3]：η=ARzeV=(PsPw)12zg12zm32zd1z2z／A12z61z2zuz2z(1m)z2zPw1z2z上式中：PL單位厚度均勻顆粒懸浮層水壓降；PsPw——聚集體和水的密度；g——重力加速度

8、；m——聚集體在水中的孔隙比；d——聚集體粒徑；A——常數(shù)；μ——水的粘滯系數(shù)；a——聚集體的形狀系數(shù)；z——指數(shù)。當Re0.935.5時，z=0.7，V=φ2d1.31(122)或者V=φ’R1z2z(123)VV0=R1z2z／R01z2z(13)式中：R0——絮凝前泥沙的平均顆粒半徑；V0——絮凝前泥沙的擁擠沉降速度。故：VV0V0=R1z2zR01z2z／R01z2z(14)按(11＇)式，于不加混凝劑時，θ=0，R趨近于0，而