pac投加量计算聚丙烯酰胺和铝盐混凝剂联用净水效果及经济分析

混凝是以地面水为水源的自来水处置惩罚厂不可缺乏的基本净水工艺,海内各水厂大多使用无机混凝剂,投药量大,产生的污泥数量多、体积大,难于处置惩罚,并且净水效果也不尽如意。有机高分子聚丙烯酰胺(PAM)优良的助凝效果早已为人们清楚知道,但受其单体毒性、投加量及投加方式优化等问题的影响,海内自来水厂较少使用。然而研究表明:只要严格控制PAM投加量及产品单体含量,其在水厂使用不单可以提高净水效果,并且是最有效减少污泥数量、体积及改善污泥脱水性质的路子[1]。欧洲、美国已经有至关数量的给水厂选用聚丙烯酰胺作为给水处置惩罚的一种絮凝剂。随着环境问题的日益严重,水厂污泥处置惩罚已为人们所重视,我国有些城市的新建水厂及原有水厂已将污泥处置惩罚提上议事日程,有的水厂污泥处置惩罚工程已建成投产。同济大学在自来水厂使用PAM助凝以及污泥处置惩罚方面作了大量研究,取得一定的经验。1试验部分取某河水水样,进行投加不同的混凝剂以及聚丙烯酰胺的实验室混凝搅拌试验。1.1仪器与试剂SC-956实验搅拌机(湖北省潜江县仪器厂);2100N浊度仪(HACH公司);751GW分光光度计(惠普[url=javascript:;]上海[/url]分析仪器有限公司);聚合氯化铝(以下简称PAC,Al2O330%,盐基度65-80%,2300元/吨,上海五四净水剂厂);硫酸铝(以下简称AS,Al2O310%,900元/吨,上海五四净水剂厂);聚丙烯酰胺(AN910PWG,阴离子型,分子量1.42×107,单体含量0.008%,水解度20.5%,26000元/吨,法国SNF公司)。1.2搅拌试验搅拌试验过程:一组烧杯,各取1L水样,在快速搅拌中(140r.min-1)加入无机混凝剂,搅拌1min,然后转至慢速搅拌(30 r.min-1)15min;静置30min后取上清液测定浊度、CODMn以及紫外吸光度。PAM则于快速搅拌(140r.min-1)1min后加入,转至中速搅拌(100r.min-1)30s,再转至慢速搅拌(30 r.min-1)15min。紫外吸光度在254nm处进行,水样测定前用0.45um膜过滤水样。1.3污泥湿基重量警惕倾去上清液,直到烧杯中约剩50ml泥以及水,然后用滤膜过滤至无水珠滴下称重。2结果与讨论2.1净水效果比较试验的原水主要水质环境:水温=24℃;pH=7.2;浊度=196NTU;UV254=0.176;CODMn=7.12mg/l。混凝搅拌试验结果,整理成图1至图6表示。从图3至图6可以看出:PAM以及无机混凝剂联合使用对UV254以及CODMn去除效果均有提高,但幅度不大,由于PAM不能产生对有机物质具有吸附作用的水解产物,其对有机物的去除仅因提高固液分离效果得以提高。最为显著的是浊度的去除效果提高(见图1以及图2),这是由于先加入的无机混凝剂以及胶粒负电荷起电中以及作用使胶体脱稳,去除了大的悬浮粒子,而高分子絮凝剂PAM能使被中以及的胶体颗粒及很细微的胶粒迅速吸附以及桥联,可去除很微细的胶粒,从而去浊效果大大提高。2.2污泥湿基重量比较表1投加PAC以及PAC+PAM产生的污泥湿基重量比较不加PAM加0.2mg/lPAM编号1 23 45 12 34 5投加PAC(mg/l)5 10 15 20 30 510 15 20 30剩余浊度(NTU)31.3 6.47 3.81 1.83 1.50 5.27 1.53 0.87 0.83 0.80污泥湿基重量(g)1.3641 1.3970 1.4135 1.7189 1.9305 0.8764 0.8830 0.8772 0.9015 0.9901表2投加AS以及AS+PAM产生的污泥湿基重量比较不加PAM加0.2mg/lPAM编号1 23 45 12 34 5投加AS(mg/l)10 20 30 40 50 10 20 30 40 50剩余浊度(NTU)48.7 17.7 11.7 5.41 2.23 15.2 6.27 2.34 1.32 1.28污泥湿基重量(g)1.7121 1.9273 2.0384 2.2671 2.7837 1.0718 1.1925 1.2079 1.4219 1.6310由表1以及表2可见:加入PAM后,各污泥湿基重量分别减少约40%,究其缘故原由可能是单独投加铝盐时污泥中一般以无机金属氢氧化合物为主,这些化合物带大量的结合水,造成污泥含水率增高,体积庞大[2]。而加入PAM,一方面可减少无机混凝剂的量,从而减少金属氢氧化物沉淀及结合水,另外一方面形成的絮体紧密,可"压缩"絮体孔隙中的水以及减少无机金属氢氧化合物以及水的结合位。2.3经济技术分析加入有机絮凝剂PAM后,污泥湿基重量减少很多,取剩余浊度为5NTU摆布的水样进行比较(表1中的两个2号之间,表2中的两个4号之间):10mg/lPAC产生的湿基污泥量为1.3970 g,5mg/lPAC+0.2mg/lPAM产生的湿基污泥量为0.8764 g,前者多产生的湿基污泥量0.5206 g,测其含固率为10.38%,则其折算成干污泥量0.05404 g。一样可以计较出40mg/lAS比20mg/lAS+0.2mg/lPAM多产生干污泥量0.06436 g(测得40mg/lAS产生的湿基污泥含固率为5.99%)。根据上海闵行水厂一车间的污泥处置惩罚经验排泥水折算成干污泥的处置惩罚费用为912.32元/吨干泥[3]。以水厂处置惩罚万吨水为例进行经济分析见下表3以及表4:表3用PAC+PAM,万吨水可节约处置惩罚费用(元)干泥量(t)节约污泥处置惩罚费用(元)总计节约处置惩罚费用(元)0.05404 g/l=0.5404 t/万t 0.5404×912.32元/t=493.02元493.02+63=556.02元絮凝剂用量节约絮凝剂费用(元)10mg/l=0.1t/万t(0.1×2300)-(0.05×2300+0.002×26000)=63元5mg/l=0.05t/万t 0.2mg/l=0.002t/万t表4用AS+PAM,万吨水可节约处置惩罚费用(元)干泥量(t)节约污泥处置惩罚费用(元)总计节约处置惩罚费用(元)0.06436 g/l=0.6436 t/万t 0.6436×912.32元/t=587.17元587.17+128=715.17元絮凝剂用量节约絮凝剂费用(元)40mg/l=0.4t/万t(0.4×900)-(0.2×900+0.002×26000)=128元20mg/l=0.2t/万t 0.2mg/l=0.002t/万t 3小结(1)PAM以及无机铝盐混凝剂联用比单独用无机铝盐混凝剂,可使去浊效果明显改善,而对去除CODMn以及UV254改善很少;⑵PAM以及无机铝盐混凝剂联用比单独用无机铝盐混凝剂,可使污泥湿基重量减少40%摆布;(3)PAM以及无机铝盐混凝剂联用比单独用无机铝盐混凝剂,可降低污泥处置惩罚费以及净水加药费用,从而能降低总的净水成本;⑷用于饮用水处置惩罚的PAM,其单体AM含量均应小于0.05%,PAM投加率一般均少于1mg/l,足以保证饮用水的安全性。我国许多以地面水为水源的净水厂(特别是原水浊度较高的净水厂)在用混凝剂的同时,适量投加PAM,将具有很大的经济效益以及[url=javascript:;]社会[/url]效益。(5)阳离子型PAM的价格较高(通常是阴离子价格的两倍摆布),而非离子型PAM溶解性较差,对这两种类型PAM以及无机混凝剂联用时的净水效果,要等待进一步探讨。