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(dòng)滾屏（上海市自來(lái)水公司）摘要摘要聚丙烯酰胺作為高分子混凝劑對(duì)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(jié)成聚集體以擁擠沉降形式下沉，本文從上述兩個(gè)基本觀點(diǎn)出發(fā)，推導(dǎo)出聚丙烯酰胺處理高渾濁水時(shí)，混凝劑劑量與渾液面沉降速度的關(guān)系式：C0.5(VV0)2Z4(1Z)=ABC從而求得最佳劑量與水中含沙量的關(guān)系式：CO0.5=K0.5[mS或C0=K[2mS2和最優(yōu)劑量與含沙

2、量的關(guān)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(guò)試驗(yàn)數(shù)據(jù)予以驗(yàn)證，將試驗(yàn)求得最優(yōu)劑量來(lái)指導(dǎo)生產(chǎn)。采用聚丙烯酰胺處理高渾濁水是我國(guó)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(gè)或多個(gè)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(shí)，即完成架橋作用。于是懸浮顆粒聚集至一定大小的團(tuán)粒，它的大小只受對(duì)系統(tǒng)的攪拌強(qiáng)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(jìn)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(shí)達(dá)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(jiǎn)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(shí)加入無(wú)機(jī)混凝劑進(jìn)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(jiǎn)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(guān)系進(jìn)行分析探討。一、一、HPAMHPAM劑量與泥沙沉速的關(guān)系劑量與泥沙沉速

5、的關(guān)系高渾濁水中泥沙的沉降與單個(gè)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(jìn)行的。分為四個(gè)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(shù)參數(shù)。1.1.泥沙吸附混凝劑后的表面復(fù)蓋率泥沙吸附混凝劑后的表面復(fù)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(guān)系泥沙沉速與劑量的關(guān)系室內(nèi)試驗(yàn)可觀察到高渾濁水經(jīng)混凝劑處理后，聚集體的顆粒基本上是均勻的，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(dāng)泥沙的物理化學(xué)性質(zhì)，泥沙濃度和混凝劑性質(zhì)不變時(shí)，均勻顆粒等速擁擠沉降的沉速V與粒徑的關(guān)系式推導(dǎo)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(yàn)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(dāng)Re0.935.5時(shí)，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(shí)，θ=0，R趨近于0，而