文档介绍：聚丙烯酰***处理高浑浊水
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(上海市自来水公司)
摘要聚丙烯酰***作为高分子混凝剂对水中悬浮物的行为服从朗格茂等温吸附式,并以架桥方式使水中悬浮物结成聚集体以拥挤沉降形式下沉,本文从上述两个基本观点出发,推导出聚丙烯酰***处理高浑浊水时,混凝剂剂量与浑液面沉降速度的关系式:
/(V-V0)2-Z/4(1+Z)=A+BC
从而求得最佳剂量与水中含沙量的关系式:
=[mS 或 C0=K[2mS2
和最优剂量与含沙量的关系式:
=[mS 或 C =[2mS2
= [mS 或 C =[2mS2
并通过试验数据予以验证,将试验求得最优剂量来指导生产。
采用聚丙烯酰***处理高浑浊水是我国西北地区水处理的重要手段。不少研究者证明,作为高聚物的聚丙烯酰***投入水中之后,将吸附于水中悬浮物的表面,并服从朗格茂等温吸附模型。聚丙烯酰***以其分子链的一部分附着在悬浮颗粒表面一个或多个吸附位置上,而其余部分则延伸到水中,这些延伸段与另一些悬浮颗粒上尚有吸附能力的空间位置相接触时,即完成架桥作用。于是悬浮颗粒聚集至一定大小的团粒,它的大小只受对系统的搅拌强度引起的剪切梯度和开始被吸附在颗粒表面上的聚合物的总数所控制;如果吸附位置被很多高分子聚合物链段占去,就将妨碍架桥作用的进行;如果全部吸附位置被占去,架桥作用就完全终止。相反,如果仅少数吸附位置被占去,架桥作用就将难于抵抗由于搅拌所产生的剪切刀。
西北地区高浑浊水泥沙含量极大,有时达300kg/m3以上,但其中85%以上粒径大于5μ,易于被聚丙烯酰***(以下简称PAM)所吸附,生成大的聚集体,加速其沉降。由于微小的泥粒,有一定的凝聚稳定性,不易被吸附,故澄清水有较高的剩余浊度。若同时加入无机混凝剂进行脱稳,则澄清水浊度可得到改善。PAM系非电性混凝剂,经部分水解后成为阴离子型混凝剂(简称为HPAM),可提高其混凝效果。本文仅就HPAM剂量与泥沙沉速的关系进行分析探讨。
一、HPAM剂量与泥沙沉速的关系
高浑浊水中泥沙的沉降与单个颗粒泥沙的沉降不同,它是以清浑水交界面(浑液面)向下沉降的形式进行的。分为四个阶段。第一阶段为加速沉降;第二阶段为等速拥挤沉降;第三、第四阶段为压挤沉降。这里主要讨论等速拥挤沉降阶段的沉降速度,它是决定处理效果的主要技术参数。
前已述及泥粒表面吸附混凝剂的数量与水处理效果有很大影响,并符合朗格茂等温吸附式。现将吸附的数量用复盖率表示。按朗格茂等温吸附式:
Ce/Ca/S=1+KCe/[mK=1/ mK +Ce/[m (1)
式中:Ce——PAM在水中的平衡浓度;
Ca——吸附于泥沙表面上的HPAM浓度;
S——泥沙浓度;
[m——泥沙的饱和吸附量;
K——平衡常数。
加入的HPAM剂量
C=Ce+Ca (2)
泥沙表面的复盖率
θ=Ca/[mS (3)
利用一些数学上的运算,可以得到加入混凝剂后,水中泥沙表面复盖率与剂量的关系式:
θ=C/1+K[mS/K+C/1+ K[mS (4)
以及
1-θ=1+ K[mS /K/1+K[mS