作用原理
電荷中和:自來水水源中常含有帶負電荷的懸浮顆粒,如泥沙、黏土微粒等。陽離子型聚丙烯酰胺帶有正電荷,能夠與這些帶負電的顆粒相互吸引。當(dāng)聚丙烯酰胺分子接近顆粒時,其正電荷與顆粒表面的負電荷發(fā)生中和,使顆粒之間的靜電斥力減小,從而有利于顆粒的聚集。
吸附架橋:聚丙烯酰胺分子鏈很長,有大量的活性基團。這些分子鏈可以同時吸附多個懸浮顆粒,就像 “橋梁” 一樣將顆粒連接在一起,促使它們形成較大的絮體。例如,在處理含有藻類等微生物的地表水時,聚丙烯酰胺能夠吸附在藻類細胞表面,將眾多藻類連接起來,形成容易沉降的絮體。
優(yōu)勢
高效性:聚丙烯酰胺的絮凝效果顯著,能夠在較低的投加量下實現(xiàn)良好的絮凝效果。一般相比于傳統(tǒng)的無機絮凝劑,其用量可以減少很多。例如,在處理同樣濁度的原水時,聚丙烯酰胺的投加量僅為無機絮凝劑的幾分之一,這不僅降低了處理成本,還減少了藥劑在水中的殘留量。
適應(yīng)性強:可以適應(yīng)不同水質(zhì)條件。無論是渾濁度較高的河水、湖水,還是含有一定有機物的水庫水等,聚丙烯酰胺都能發(fā)揮較好的絮凝作用。對于含有少量重金屬離子或溶解性有機物的自來水水源,聚丙烯酰胺還可以通過絡(luò)合等作用,在一定程度上輔助去除這些雜質(zhì)。
形成絮體的特性好:聚丙烯酰胺形成的絮體較大,且結(jié)構(gòu)緊密、沉降速度快。這樣可以有效縮短沉淀時間,提高自來水廠的水處理效率。例如,在快速沉淀池中,使用聚丙烯酰胺絮凝后的絮體能夠迅速沉降到底部,減少了在沉淀池中停留的時間,從而提高了整個自來水處理流程的通量。
使用注意事項
選型:要根據(jù)自來水水源的水質(zhì)特點選擇合適類型的聚丙烯酰胺。如果水中主要是無機懸浮顆粒,陽離子型聚丙烯酰胺比較合適;如果含有較多有機物或膠體,陰離子型或非離子型聚丙烯酰胺效果更好。而且不同分子量的聚丙烯酰胺絮凝效果也不同,一般分子量較高的在架橋吸附方面更具優(yōu)勢,但具體也要結(jié)合實際水質(zhì)來選擇。
投加量:投加量需要嚴(yán)格控制。投加量過少,絮凝效果不明顯;投加量過多,會導(dǎo)致水中聚丙烯酰胺殘留量過高,一方面浪費藥劑,另一方面會對水質(zhì)產(chǎn)生不良影響,如使水的粘度增加、影響后續(xù)消毒等工藝。需要通過小試和中試來確定投加量,并且在實際運行過程中根據(jù)水質(zhì)的變化適時調(diào)整。
溶解條件:聚丙烯酰胺需要充分溶解后才能發(fā)揮絮凝效果。溶解時要注意控制水溫、攪拌速度等條件。水溫一般在常溫(20 - 30℃)左右比較合適,攪拌速度不能過快,以免破壞分子鏈結(jié)構(gòu)。采用低速攪拌(如 100 - 300 轉(zhuǎn) / 分鐘),攪拌時間根據(jù)產(chǎn)品型號和溶解量而定,一般需要 30 - 60 分鐘,以確保聚丙烯酰胺完全溶解成均勻的溶液后再投加到水中。
與其他藥劑配合使用
與無機絮凝劑配合:在自來水處理中,聚丙烯酰胺常常與無機絮凝劑如聚合氯化鋁(PAC)配合使用。先使用無機絮凝劑使水中的懸浮顆粒初步凝聚,利用其電荷中和能力和快速凝聚的特點,然后再加入聚丙烯酰胺進行吸附架橋,形成更大、更易于沉降的絮體。這種協(xié)同作用可以提高絮凝效果,降低藥劑的總成本。例如,先投加適量的 PAC,使水中的大部分泥沙顆粒初步聚集,然后加入少量的聚丙烯酰胺,將這些初步聚集的顆粒進一步連接成大絮體,提高沉淀效率。
與消毒劑配合:絮凝后的水需要進行消毒處理。聚丙烯酰胺的使用不會影響后續(xù)消毒劑(如氯氣、二氧化氯等)的消毒效果,并且在一定程度上,通過去除水中的懸浮雜質(zhì)和部分有機物,還可以為消毒創(chuàng)造更好的條件。因為水中的懸浮顆粒和有機物會消耗消毒劑,或者包裹細菌等微生物,影響消毒的徹底性。通過絮凝去除這些雜質(zhì)后,消毒劑能夠更有效地殺滅水中的致病微生物。