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COD_Mn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UV₂₅₄和COD_Mn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)攪拌機(jī)（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后取上清液測定濁度、COD_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；COD_Mn =7.12mg/l。混凝攪拌試驗(yàn)結(jié)果，整理成圖1至圖6表示。

　 從圖3至圖6可以看出：PAM和無機(jī)混凝劑聯(lián)合使用對UV₂₅₄和COD_Mn去除效果均有提高,但幅度不大,因?yàn)镻AM不能產(chǎn)生對有機(jī)物質(zhì)具有吸附作用的水解產(chǎn)物，其對有機(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
　　

　　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號之間,表２中的兩個(gè)４號之間)：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：

　　表4 用AS+PAM，萬噸水可節(jié)約處理費(fèi)用（元）

　　3 小結(jié)

　?。?）PAM和無機(jī)鋁鹽混凝劑聯(lián)用比單獨(dú)用無機(jī)鋁鹽混凝劑，可以使去濁效果明顯改善，而對去除COD_Mn和UV₂₅₄改善很少；
　?。?）PAM和無機(jī)鋁鹽混凝劑聯(lián)用比單獨(dú)用無機(jī)鋁鹽混凝劑，可使污泥濕基重量減少40%左右；
　　（3）PAM和無機(jī)鋁鹽混凝劑聯(lián)用比單獨(dú)用無機(jī)鋁鹽混凝劑，可降低污泥處理費(fèi)和凈水加藥費(fèi)用,從而能降低總的凈水成本；
　?。?）用于飲用水處理的PAM，其單體AM含量均應(yīng)小于0.05%，PAM投加率一般均少于1mg/l，足以保證飲用水的安全性。我國許多以地面水為水源的凈水廠（特別是原水濁度較高的凈水廠）在用混凝劑的同時(shí)，適量投加PAM，將具有很大的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。
　?。?）陽離子型PAM的價(jià)格較高（一般為陰離子價(jià)格的兩倍左右），而非離子型PAM溶解性較差，對這兩種類型PAM和無機(jī)混凝劑聯(lián)用時(shí)的凈水效果，有待進(jìn)一步探討。

　　作者：張東，同濟(jì)大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院98級博士生；上海市四平路1239號，郵編：200092；電話：021—65984822。

參考文獻(xiàn)

（1）馬青山等編著 絮凝劑化學(xué)和絮凝劑，中國環(huán)境科學(xué)出版社，1990
（2）[日]永澤滿等著 陳振新譯 高分子水處理劑，化學(xué)工業(yè)出版社,1985
（3）“水廠排泥水處理工程生產(chǎn)性研究”分報(bào)告(五),上海市自來水公司,1998