PDMDAAC复合PAC用于冬季低温低浊黄河水研究

1、2012年 9月Water Conservancy Science and Technology and EconomySep. , 2012收稿日期 20120323作者简介 林庆农 (1968 , 男 , 山东沂水人 , 高级工程师 ; 周丽 (1969 , 女 , 山东淄博人 , 工程师 , 从事供水生产调度工作 .PDMDAAC 复合 PAC 用于冬季低温低浊黄河水研究林庆农 , 周丽(山东淄博引黄供水管理局 , 山东 淄博 255000摘要 阐述用有机阳离子高分子聚二甲基二烯丙基氯化铵 (PDMDAAC 与无机混凝剂复合物对冬季低温低浊黄河水的脱浊处理研究过程 。 通过混凝烧杯实验

2、, 考察了药剂投加量及PAC 与 PDMDAAC 的复合配比对低温低浊黄河水脱浊效果的影响 。 结果表明 , 对温度为 8 左 右 ,浊度在 50NTU 以下的黄河水 , PDMDAAC 对 PAC 强化混凝脱浊效果明显 , PAC 与 PDM-DAAC 的复合配比越低 , 复合混凝剂脱浊效果越好 。 要达到 6NTU 的水厂沉淀出水余浊标准 , PAC 需 1. 3mg /L左右的投加量 , 而脱浊效果较好的低复合配比药剂 PAC 投加量在 1. 0mg /L左 右 , 减少残余铝含量 20%左右 。 关键词 原水 ; 低温低浊 ; 聚二甲基二烯丙基氯化铵 ; 复合混凝剂 ; 强化混凝剂 ;

3、 脱浊 ; 黄河中图分类号 X171. 1文献标识码 B文章编号 10067175(2012 09000702黄河是一条多泥沙河流 , 是饮用水 、 工业用水 、 农业 灌溉的主要水源 ,黄河水系总体水质良好 。 黄河水质随 季节变化有所不同 , 冬季黄河水由于水温低 , 混凝剂水解 速度减慢 ,用常规铝盐混凝剂 、 常规工艺处理矾花细碎 , 难于沉淀 , 给实际生产带来了困难 。在黄河沿岸的制水企业中 , 聚合氯化铝 (PAC 是最为 常用的混凝剂 。 在形态 、 聚合度及相应的凝聚 、 絮凝效果 方面 , 无机高分子絮凝剂处于传统金属盐絮凝剂与有机 絮凝剂之间的位置12。 在冬季低温低浊水

4、难于处理的情况下 , 水厂主要采取增加药剂投加量的办法来改善处 理效果 ,不仅增加成本 , 而且导致出水中残铝含量的增 加 。 铝是一种低毒物质 , 经各种渠道进入人体后 , 会在机 体中积蓄 ,并参与许多生物化学反应 , 能将体内必需的营 养元素和微量元素置换 , 流失或沉积 , 从而破坏各部位的 生理功能 34。 老年痴呆症与长期饮用含铝量高的水有关5。 饮用水中铝含量的高低与所用铝盐混凝剂有很大关系 ,一般来讲 , 铝盐混凝剂的效能愈高 , 在水体中投加 量愈少 , 其水体中的残余铝含量也就愈少 6, 因此 , 如何开发少铝而脱浊效果好的高效混凝剂 , 提高供水安全性 ,成为国内外研究热

5、点 。聚二甲基二烯丙基氯化铵 , 简称 PDMDAAC , 是一种 水溶性阳离子高分子 , 其作为一种有效的助凝剂 , 通过与 铝盐 、铁盐混凝剂的复合使用和选择合适的混凝条件 , 能 对多种难处理的原水达到强化混凝的效果 。 本文采用系 列 PDMDAAC 与 PAC 复合 ,得到系列复合混凝剂配方 , 用 于冬季低温低浊混凝脱浊处理 , 考察了复合混凝剂在脱 浊效果上对单纯使用 PAC 的改进程度 , 以及 PAC /PDM-DAAC 复合配比对复合药剂脱浊效果的影响 , 为复合混凝 剂的开发与其实际应用提供一定的参考 。1试验方法11仪器与试剂仪器 :散 射式浊度仪 ,QZ201型 ;

6、六联程控 搅拌 器 , TA6 型 。药剂 :聚合氯化铝 (PAC , 固体 , 含量以 Al 2O 3计为 33%(质量分数 , 下同 ; 有机阳离子高分子絮凝剂聚二甲 基二烯丙基氯化铵 (PDMDAAC , 选取高 、 中 、 低 3种特征 粘度产品 。药剂的配置 : 无机药剂的配制 :按 Al 2O 3计 , 把药剂 稀释成质量分数为 1%的溶液投加 ; 复合药剂的配制 :PAC 按 Al 2O 3计 , 把无机和有机配成高 、 中 、 低 3种质量配 比的复合药剂 , 使用时一次性投加 。水样 :取自水厂取水口 , 现取现用 , 水样分三批取 , 批 次 1浊度为 51 52NTU ,

7、 温度为 9 ; 批次 2浊度为 41 43NTU , 温度为 8 ; 批次 3浊度为 36 38NTU , 温度为 9 。72012年 9月 Water Conservancy Science and Technology and Economy Sep. , 201212混凝除浊性能评价实验1. 2. 1烧杯搅拌实验在一组烧杯中加入 1000mL 黄河水置于六联搅拌仪中 , 于快速搅拌 (300r /min 下加入一定量的混凝剂 。 快速搅拌 (300r /min 一定时间后 , 以 100r /min中速搅拌一定时间 , 再 以 30r /min慢 速 搅 拌 一 定 时 间 后 , 静

8、 置 沉 淀30min , 于液面下约 2cm 处取上清液测定其浊度 。1. 2. 2混凝搅拌条件选择水厂冬季实际生产中投加混凝剂约 1. 5mg /L, 沉淀池出水要求达到 6 8NTU 。 参考此条件 , 通过改变快速搅拌 、 中速搅拌以及慢速搅拌的时间 , 选择与水厂实际混凝强度较为接近的搅拌条件 。 该条件为 :以 300r /min搅拌 15s 时加药 , 先以 300r /min搅拌 4min , 再以 100r /min搅拌 5min , 再以 30r /min搅拌 5min , 最后沉降 30min 。 2结果与讨论2. 1低特征粘度的 PDMDAAC 复合药剂脱浊效果 选用

9、1号水样进行实验 , 用低特征粘度 PDMDAAC 复 合药剂处理 , 以投加量为横坐标 , 剩余浊度为纵坐标画 图 , 见图 1。图 1低特征粘度的 PDMDAAC 复合药剂脱浊效果 从图 1中可以看出剩余浊度要达到 6NTU 或 2NTU 时各 药剂的投加量 , 见表 1。表 1达到剩余浊度时各药剂投加量表 /mgL 1药剂 6NTU 2NTU PAC 1. 282. 32高 PAC /PDMDAAC复合配比 1. 151. 90中 PAC /PDMDAAC复合配比 1. 151. 82低 PAC /PDM复合配比 1. 001. 77从表 1中可看出 , 使用 PAC 和 PAC /低特

10、征粘度的 PDMDAAC 复合配比为高 、 中 、 低的复合药剂 , 剩余浊度要 达到 6NTU 或 2NTU 时 , 脱浊效果较好的低复合配比药剂 约省 (22% 24% PAC 投加量 。2. 2中特征粘度的 PDMDAAC 复合药剂脱浊效果 选用 2号水样进行实验 , 用中特征粘度的 PDMDAAC 复合药剂处理 , 以投加量为横坐标 , 剩余浊度为纵坐标画 图 , 见图 2。从图 2中可以看出剩余浊度要达到 6NTU 或 2NTU 时各药剂的投加量 , 见表 2。图 2中特征粘度的 PDMDAAC 复合药剂脱浊效果 表 2达到剩余浊度时各药剂投加量表 /mgL 1药剂 6NTU 2NT

11、U PAC 1. 422. 43高 PAC /PDMDAAC复合配比 1. 242. 24中 PAC /PDMDAAC复合配比 1. 192. 10低 PAC /PDM复合配比 1. 142. 10从表 2中可看出 , 使用 PAC 和 PAC /中特征粘度的 PDMDAAC 复合配比为高 、 中 、 低的复合药剂 , 剩余浊度要 达到 6NTU 或 2NTU 时 , 脱浊效果较好的低复合配比药剂 约省 (20% 14% PAC 投加量 。2. 3高特征粘度的 PDMDAAC 复合药剂脱浊效果 选用 3号水样进行实验 , 用高特征粘度的 PDMDAAC 复合药剂处理 , 以投加量为横坐标 ,

12、剩余浊度为纵坐标画 图 , 见图 3。图 3高特征粘度的 PDMDAAC 复合药剂脱浊效果 从图 2中可以看出剩余浊度要达到 6NTU 或 2NTU 时各药剂的投加量 , 见表 2。表 3达到剩余浊度时各药剂投加量表 /mgL 1药剂 6NTU 2NTU PAC 1. 362. 50高 PAC /PDMDAAC复合配比 1. 202. 10中 PAC /PDMDAAC复合配比 1. 202. 05低 PAC /PDM复合配比 1. 101. 95 (下转第 19页 8李铭杰 :以淹没射流的观点估算窄缝挑坎外缘射流抛射距离 第 9期 空中射程 :L 2 =22s sin2(1+21+1+222s

13、 sin 2(1+2 水下射程 :L 0 L2=tstg 2(1+2+222s cos 2(1+2令 :L 3=L 0L 2, 则 :L 3 =tstg 2(1+2+222s cos 2(1+2L 0 =L 2+L 3式中 :a 2为下游水位至窄缝出口外缘出射点距离 , m ; S 为 上游水位至坎顶水深中心距离 , m ; 1为鼻坎挑角 ; 2外缘 增加的出射角 , 2以小于或等于 35 为宜 ; t s 冲坑深度 , m 。 水舌在水面的拉开长度 :L =L 2L 1由公式可见 :1愈小 , 2愈大 , 则纵向拉开长度 L 愈 大 。3结 语挑射水流进入下游尾水的运动情况比较复杂 , 很难

14、 确切地描述其具体的运动状态 , 在此方面还有待于进一 步的研究 , 可以淹没射流的观点估算窄缝挑坎外缘射流 抛射距离 。参考文献 1DL 51081999, 混凝土重力坝设计规范 S .2郭子中 . 消能防冲原理与水力计算 M . 北京 :科学 出版社 , 1982.3刘宣烈 , 张文周 . 空气阻力对挑流水舌的影响 J . 天津大学学报 , 1982, 26(2 :6777.(编辑 :杨 文櫥櫥櫥櫥櫥櫥櫥櫥櫥櫥櫥櫥櫥櫥櫥櫥櫥櫥櫥櫥櫥櫥櫥櫥櫥櫥櫥櫥櫥櫥櫥櫥櫥櫥櫥櫥櫥櫥櫥櫥櫥櫥櫥櫥 (上接第 8页 从表 3中可看出 , 使用 PAC 和 PAC /高特征粘度的 PDMDAAC 复合配比为高 、

15、 中 、 低的复合药剂 , 剩余浊度要 达到 6NTU 或 2NTU 时 , 脱浊效果较好的低复合配比药剂 约省 (19% 22% PAC 投加量 。2. 4问题讨论2. 4. 1投加量与剩余浊度的关系从图 1图 3中可看出 , 在使用 PAC 及其与 PDM-DAAC 复合药剂处理冬季黄河水过程中 , 随着药剂投加量 的增加 , 剩余浊度降到最低略有上升 , 投加量大于 4mg /L时 , 剩余浊度略有上升 。 剩余浊度降低 , 这是因为加入混 凝剂后 , 混凝剂作为电解质 , 通过电中和 、 压缩双电层和 吸附架桥作用 , 破坏了水中胶体的稳定性 , 使水中胶体凝 聚 , 形成矾花 。 通

16、过沉降实现固液分离 , 从而降低水的浊 度 , 到一定剂量后 , 剩余浊度能降到最低 , 而后略略上升 , 因为投加量过大 , 混凝剂的正电荷密度高使水中胶体由 于吸附过量 , 微粒电荷反号 , 引起重新稳定 7。2. 4. 2复合配比与剩余浊度的关系从 2. 3结果可以看出 , 使用复合药剂的处理效果明显 优于 单 独 使 用 PAC 的 处 理 效 果 , 在 药 剂 投 加 量 小 于 2mg /L时 , PAC 与 PDMDAAC 配比低 , 处理效果好 。 因为 在药剂投加量不够的情况下 , 不能充分稳定 , PDMDAAC 本身是阳离子高分子 , 它既能起电中和作用 , 又能起吸附

17、 架桥作用 , 并且配比低 , PDMDAAC 含量多 , 这种作用越明 显 , 处理效果越好 。 当投加量在 2 3mg /L时 , 无机混凝 剂的投加量已能使胶体脱稳充分 , 加入 PDMDAAC 后 , PDMDAAC 主要起吸附架桥作用 , 把水中的细小颗粒吸附 于分子链上 , 使矾花进一步长大 , 便于固液分离 , 降低浊 度 , 加入量多 , 效果好 。 从表 1表 3可以看出 , 虽然有误 差 , 但当剩余浊度要达到 6NTU 或 2NTU 时 , 以 PAC 为基 础 , PAC 与 PDMDAAC 的配比低 , 无机混凝剂 使用量 就 少 。3结 论用系列 PDMDAAC 与

18、 PAC 复配 , 用于改进 PAC 对冬 季低温低浊黄河水的混凝脱浊效果 。 考察了药剂投加 量 , PAC 与 PDMDAAC 复合配比对混凝脱浊效果的影响 。 对低 温 低 浊 黄 河 水 , PDMDAAC 助 凝 效 果 明 显 。 同 时 , PAC 与 PDMDAAC 复合配比越低 , 复合混凝剂脱浊效果 越好 。 采用 PDMDAAC 复合混凝剂处理低温低浊黄河水 , 不改变水厂现有工艺 , 充分利用已有的设备条件 , 提高出 水水质 , 降低了残余铝含量 20%左右 , 增强了供水安全 性 , 具有较强的实用性 。参考文献 1朱红云 , 杨桂山 , 董雅文 . 江苏长江干流饮用水源地 生态安全评价与保护研究 J . 资源科学 , 2004(6 : 9096.2汤鸿霄 . 无机高分子复合