作者：張東 許建華 肖羽堂
摘要：本文試驗(yàn)研究了聚丙烯酰胺和聚合氯化鋁或硫酸鋁聯(lián)用除濁、除UV254和CODMn的效果，結(jié)果表明：聚丙烯酰胺和聚合氯化鋁或硫酸鋁聯(lián)用,比單獨(dú)用聚合氯化鋁或硫酸鋁的除濁效果顯著,而對(duì)UV254和CODMn去除率提高幅度不大，但可大量減少無機(jī)混凝劑用量和減少污泥濕基重量，從而減少水廠凈水處理成本和污泥處理量。
關(guān)鍵詞：聚丙烯酰胺 污泥濕基重量 經(jīng)濟(jì)分析
混凝是以地面水為水源的自來水處理廠不可缺少的基本凈水工藝，國(guó)內(nèi)各水廠大多使用無機(jī)混凝劑，投藥量大，產(chǎn)生的污泥數(shù)量多、體積大，難以處理,而且凈水效果也不盡如意。有機(jī)高分子聚丙烯酰胺(PAM)優(yōu)良的助凝效果早已為人們熟知,但受其單體毒性、投加量及投加方式優(yōu)化等問題的影響,國(guó)內(nèi)自來水廠較少使用。然而研究表明：只要嚴(yán)格控制PAM投加量及產(chǎn)品單體含量，其在水廠使用不但可以提高凈水效果，而且是最有效減少污泥數(shù)量、體積及改善污泥脫水性質(zhì)的途徑[1]。歐洲、美國(guó)已經(jīng)有相當(dāng)數(shù)量的給水廠選用聚丙烯酰胺作為給水處理的一種絮凝劑。隨著環(huán)境問題的日益嚴(yán)重，水廠污泥處理已為人們所重視，我國(guó)有些城市的新建水廠及原有水廠已將污泥處理提上議事日程，有的水廠污泥處理工程已建成投產(chǎn)。同濟(jì)大學(xué)在自來水廠使用PAM助凝和污泥處理方面作了大量研究，取得一定的經(jīng)驗(yàn)。
1 試驗(yàn)部分
取某河水水樣，進(jìn)行投加不同的混凝劑和聚丙烯酰胺的實(shí)驗(yàn)室混凝攪拌試驗(yàn)。
1.1 儀器與試劑
SC－956實(shí)驗(yàn)（湖北省潛江縣儀器廠）；2100N濁度儀（HACH公司）；751GW分光光度計(jì)（惠普上海分析儀器有限公司）；
聚合氯化鋁（以下簡(jiǎn)稱PAC，Al2O330%,鹽基度65－80％，2300元/噸，上海五四凈水劑廠）；
硫酸鋁（以下簡(jiǎn)稱AS，Al2O310%，900元/噸,上海五四凈水劑廠）；
聚丙烯酰胺（AN910PWG，陰離子型，分子量1.42×107,單體含量0.008%,水解度20.5%,26000元/噸,法國(guó)SNF公司）。
1.2 攪拌試驗(yàn)
攪拌試驗(yàn)過程：一組燒杯，各取1L水樣,在快速攪拌中(140r.min-1)加入無機(jī)混凝劑,攪拌1min,
然后轉(zhuǎn)至慢速攪拌(30 r.min-1)15min；靜置30min后取上清液測(cè)定濁度、Mn和紫外吸光度。
PAM則于快速攪拌(140r.min-1)1min后加入，轉(zhuǎn)至中速攪拌（100r.min-1)30s,再轉(zhuǎn)至慢速攪拌(30 r.min-1)15min。
紫外吸光度在254nm處進(jìn)行，水樣測(cè)定前用0.45um膜過濾水樣。
1.3 污泥濕基重量
小心傾去上清液，直至燒杯中約剩50ml泥和水，然后用濾膜過濾至無水珠滴下稱重。
2 結(jié)果與討論
2.1 凈水效果比較
試驗(yàn)的原水主要水質(zhì)情況：水溫=24℃；pH=7.2；濁度=196NTU；UV254=0.176；Mn =7.12mg/l?；炷龜嚢柙囼?yàn)結(jié)果，整理成圖1至圖6表示。
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從圖3至圖6可以看出：PAM和無機(jī)混凝劑聯(lián)合使用對(duì)UV254和Mn去除效果均有提高,但幅度不大,因?yàn)镻AM不能產(chǎn)生對(duì)有機(jī)物質(zhì)具有吸附作用的水解產(chǎn)物，其對(duì)有機(jī)物的去除僅因提高固液分離效果得以提高。最為顯著的是濁度的去除效果提高（見圖1和圖2），這是因?yàn)橄燃尤氲臒o機(jī)混凝劑和膠粒負(fù)電荷起電中和作用使膠體脫穩(wěn)，去除了大的懸浮粒子，而高分子絮凝劑PAM能使被中和的膠體顆粒及很細(xì)微的膠粒迅速吸附和橋聯(lián)，可去除很微細(xì)的膠粒，從而去濁效果大大提高。
2.2 污泥濕基重量比較
| 不加PAM | 加0.2mg/lPAM | |
| 編號(hào) | 1 2 3 4 5 |
1 2 3 4 5 |
投加PAC（mg/l） |
5 10 15 20 30 |
5 10 15 20 30 |
剩余濁度（NTU） |
31.3 6.47 3.81 1.83 1.50 |
5.27 1.53 0.87 0.83 0.80 |
| 污泥濕基重量(g) | 1.3641 1.3970 1.4135 1.7189 1.9305 |
0.8764 0.8830 0.8772 0.9015 0.9901 |
| 不加PAM | 加0.2mg/lPAM | |
| 編號(hào) | 1 23 4 5 |
1 2 3 4 5 |
| 投加AS（mg/l） | 10 20 30 40 50 |
10 20 30 40 50 |
| 剩余濁度（NTU） | 48.7 17.7 11.7 5.41 2.23 |
15.2 6.27 2.34 1.32 1.28 |
| 污泥濕 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和表2可見：加入PAM后，各污泥濕基重量分別減少約40％，究其原因可能是單獨(dú)投加鋁鹽時(shí)污泥中一般以無機(jī)金屬氫氧化合物為主，這些化合物帶大量的結(jié)合水，造成污泥含水率增高，體積龐大[2]。而加入PAM，一方面可減少無機(jī)混凝劑的量，從而減少金屬氫氧化物沉淀及結(jié)合水，另一方面形成的絮體緊密，可“壓縮”絮體孔隙中的水和減少無機(jī)金屬氫氧化合物和水的結(jié)合位。
2.3 經(jīng)濟(jì)技術(shù)分析
加入有機(jī)絮凝劑PAM后, 污泥濕基重量減少很多,取剩余濁度為5NTU左右的水樣進(jìn)行比較(表１中的兩個(gè)２號(hào)之間,表２中的兩個(gè)４號(hào)之間)：10mg/lPAC產(chǎn)生的濕基污泥量為1.3970g,5mg/lPAC+0.2mg/lPAM產(chǎn)生的濕基污泥量為0.8764g,前者多產(chǎn)生的濕基污泥量0.5206g,測(cè)其含固率為10.38%,則其折算成干污泥量0.05404g。 同樣可以計(jì)算出40mg/lAS比20mg/lAS+0.2mg/lPAM多產(chǎn)生干污泥量0.06436g（測(cè)得40mg/lAS產(chǎn)生的濕基污泥含固率為5.99%）。根據(jù)上海閔行水廠一車間的污泥處理經(jīng)驗(yàn)排泥水折算成干污泥的處理費(fèi)用為912.32元/噸干泥[3]。以水廠處理萬噸水為例進(jìn)行經(jīng)濟(jì)分析見下表3和表4：
| 干泥量（t） | 節(jié)約污泥處理費(fèi)用（元） | 總計(jì)節(jié)約處理費(fèi)用（元） |
| 0.05404g/l=0.5404t/萬t | 0.5404×912.32元/t=493.02元 | 493.02+63=556.02元 |
| 絮凝劑用量 | 節(jié)約絮凝劑費(fèi)用（元） | |
| 10mg/l=0.1t/萬t | (0.1×2300)-(0.05×2300+0.002×26000)=63元 | |
| 5mg/l=0.05t/萬t 0.2mg/l=0.002t/萬t |
表4 用AS+PAM，萬噸水可節(jié)約處理費(fèi)用（元）
