馬仁杰，王懋蕾

(上海城投水務(wù)〈集團〉有限公司制水分公司，上海 200011)

1 背景

上海某水廠設(shè)計供水能力70萬m3/d，采用深度處理工藝。沉淀工藝采用高密度沉淀池(以下簡稱高密池)，運行過程中需投加硫酸鋁與高分子助凝劑聚丙烯酰胺(陰離子，以下簡稱PAM)，以起到強化混凝效果，確保沉后水濁度達標。

其中硫酸鋁投加需通過原液(經(jīng)驗收合格)和水以體積比1∶3混合后，測定配制后溶液比重達標后投加，每次配制后均用比重計測定比重以確保配制濃度的正確穩(wěn)定。

粉末PAM通過配制系統(tǒng)配制成溶液進行投加(配制濃度為1.5 g/m3)，配制后的溶液由于缺乏合適的在線檢測手段，濃度是否合格缺乏驗證。濃度不合格的PAM溶液會引起高密池出水濁度嚴重超標，且異常存在2～3 h的延時，導(dǎo)致高濁度出水不能及時被發(fā)現(xiàn)，且無有效的補救措施，影響到整個制水系統(tǒng)的運行。本文就如何對PAM溶液濃度進行有效監(jiān)測進行探索與試驗。

2 應(yīng)用過程

PAM是水溶性高分子中應(yīng)用最為廣泛的藥劑之一，一般可通過黏度法測定PAM的分子量[1]，所以黏度是PAM水溶液的一個重要且具有實用意義的參數(shù)。

2.1 在線監(jiān)測方案的選定

由于該廠PAM溶液為已知組分的體系，PAM溶液黏度隨PAM濃度增大而增大[2]，故選用較為簡便且適合測定已知組分體系的黏度法進行監(jiān)測，即利用已知一定剪切速率下聚合物溶液黏度與其濃度的正比關(guān)系，測定待測樣品的黏度，插值求出待測樣品的濃度[3]。

2.2 目標粘度范圍的確定

通過實驗室以及該廠所使用的原料PAM配制相應(yīng)標準濃度的PAM溶液，使用選取的在線黏度計(上海尼潤智能科技有限公司NDJ-5C簡易在線黏度計)，測得不同PAM濃度下的黏度數(shù)據(jù)，如表1所示，并繪制標準曲線，如圖1所示。

表1 室溫條件下(25 ℃)不同濃度PAM溶液與黏度對應(yīng)表Tab.1 Viscosity Data for Different PAM Concentration under 25 ℃

圖1 室溫條件下(25 ℃)不同濃度PAM溶液的黏度標準曲線Fig.1 Standard Curve for PAM Viscosity under 25 ℃

根據(jù)標準曲線，該廠所配濃度為1.5 g/L的PAM溶液相對應(yīng)的黏度應(yīng)為45 mPa·s左右，考慮實際工況條件及PAM溶液黏度受溫度影響，將PAM溶液黏度監(jiān)控范圍設(shè)定為40～60 mPa·s。

2.3 實際應(yīng)用情況

通過取樣泵抽取PAM配制缸儲液池內(nèi)配制好的PAM溶液至自行設(shè)計的黏度計取樣桶內(nèi)，該取樣桶內(nèi)液位恒定，確保黏度計測量區(qū)域溶液擾動較低，取樣桶內(nèi)液體完整更新頻率約10 min/桶，黏度計可在線測定溶液黏度并實時傳輸至水廠上位機。

實際應(yīng)用中發(fā)現(xiàn)，當室溫與水溫較為穩(wěn)定，配制缸出粉量正常及進水量正常的情況下，PAM配制溶液黏度基本保持穩(wěn)定，黏度波動為±2.5 mPa·s。當配制液黏度出現(xiàn)顯著波動超出設(shè)定的監(jiān)控范圍時，應(yīng)報警提醒當班人員及時檢查PAM配制裝置是否出現(xiàn)異常，根據(jù)實踐經(jīng)驗，一般可對PAM配制設(shè)備做出以下判斷并采取相應(yīng)措施：(1)黏度緩慢升高或降低時，說明PAM配制裝置出粉螺桿出粉量逐漸變大或變小，或者進水量變大或變小，應(yīng)及時測定出粉螺桿每分鐘實際出粉重量，調(diào)節(jié)出粉螺桿頻率使每分鐘出粉重量達到設(shè)定，同時，根據(jù)進水流量計確定進水量是否在設(shè)定值，通過調(diào)節(jié)閥門至設(shè)定值；(2)黏度顯著降低時，說明配制液濃度嚴重不足，通常為出粉口堵塞，應(yīng)檢查出粉口并進行疏通，嚴重堵塞時應(yīng)清空出粉斗內(nèi)物料，檢查是否有異物卡住螺桿。

2.4 不足與改進

該廠選用的在線黏度監(jiān)測系統(tǒng)運行較為穩(wěn)定，故障率較低，維護保養(yǎng)僅需每月對黏度計進行清潔加油工作，但配套的取樣泵及取樣桶較容易堵塞，需定期清潔保養(yǎng)。目前，黏度計報警值的設(shè)定僅參考25 ℃時的標準曲線，尚未與溫度的變化相關(guān)聯(lián)，后續(xù)應(yīng)根據(jù)實際生產(chǎn)條件的變化，進一步繪制不同溫度下的標準曲線，設(shè)定不同溫度下的黏度報警值，從而提高報警值的針對性與管理的精細化水平。

3 結(jié)論

通過增加PAM配制單元的在線黏度監(jiān)測系統(tǒng)，對實時監(jiān)控PAM配制溶液濃度提供了應(yīng)對方案，對防止因PAM濃度異常導(dǎo)致的生產(chǎn)問題起到了預(yù)警作用，對保證水廠安全穩(wěn)定運行有一定的作用。