黏度計(jì)在水廠PAM溶液濃度在線監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用

馬仁杰，王懋蕾

(上海城投水務(wù)〈集團(tuán)〉有限公司制水分公司，上海 200011)

1 背景

上海某水廠設(shè)計(jì)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(jiǎn)稱高密池)，運(yùn)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(jiǎn)稱PAM)，以起到強(qiáng)化混凝效果，確保沉后水濁度達(dá)標(biāo)。

其中硫酸鋁投加需通過原液(經(jīng)驗(yàn)收合格)和水以體積比1∶3混合后，測(cè)定配制后溶液比重達(dá)標(biāo)后投加，每次配制后均用比重計(jì)測(cè)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(jìn)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(cè)手段，濃度是否合格缺乏驗(yàn)證。濃度不合格的PAM溶液會(huì)引起高密池出水濁度嚴(yán)重超標(biāo)，且異常存在2～3 h的延時(shí)，導(dǎo)致高濁度出水不能及時(shí)被發(fā)現(xiàn)，且無有效的補(bǔ)救措施，影響到整個(gè)制水系統(tǒng)的運(yùn)行。本文就如何對(duì)PAM溶液濃度進(jìn)行有效監(jiān)測(cè)進(jìn)行探索與試驗(yàn)。

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(cè)定PAM的分子量[1]，所以黏度是PAM水溶液的一個(gè)重要且具有實(shí)用意義的參數(shù)。

2.1 在線監(jiān)測(cè)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(jiǎn)便且適合測(cè)定已知組分體系的黏度法進(jìn)行監(jiān)測(cè)，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(cè)定待測(cè)樣品的黏度，插值求出待測(cè)樣品的濃度[3]。

2.2 目標(biāo)粘度范圍的確定

通過實(shí)驗(yàn)室以及該廠所使用的原料PAM配制相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)濃度的PAM溶液，使用選取的在線黏度計(jì)(上海尼潤(rùn)智能科技有限公司NDJ-5C簡(jiǎn)易在線黏度計(jì))，測(cè)得不同PAM濃度下的黏度數(shù)據(jù)，如表1所示，并繪制標(biāo)準(zhǔn)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(duì)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(biāo)準(zhǔn)曲線Fig.1 Standard Curve for PAM Viscosity under 25 ℃

根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)曲線，該廠所配濃度為1.5 g/L的PAM溶液相對(duì)應(yīng)的黏度應(yīng)為45 mPa·s左右，考慮實(shí)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(shí)際應(yīng)用情況

通過取樣泵抽取PAM配制缸儲(chǔ)液池內(nèi)配制好的PAM溶液至自行設(shè)計(jì)的黏度計(jì)取樣桶內(nèi)，該取樣桶內(nèi)液位恒定，確保黏度計(jì)測(cè)量區(qū)域溶液擾動(dòng)較低，取樣桶內(nèi)液體完整更新頻率約10 min/桶，黏度計(jì)可在線測(cè)定溶液黏度并實(shí)時(shí)傳輸至水廠上位機(jī)。

實(shí)際應(yīng)用中發(fā)現(xiàn)，當(dāng)室溫與水溫較為穩(wěn)定，配制缸出粉量正常及進(jìn)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(dòng)為±2.5 mPa·s。當(dāng)配制液黏度出現(xiàn)顯著波動(dòng)超出設(shè)定的監(jiān)控范圍時(shí)，應(yīng)報(bào)警提醒當(dāng)班人員及時(shí)檢查PAM配制裝置是否出現(xiàn)異常，根據(jù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，一般可對(duì)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(shí)，說明PAM配制裝置出粉螺桿出粉量逐漸變大或變小，或者進(jìn)水量變大或變小，應(yīng)及時(shí)測(cè)定出粉螺桿每分鐘實(shí)際出粉重量，調(diào)節(jié)出粉螺桿頻率使每分鐘出粉重量達(dá)到設(shè)定，同時(shí)，根據(jù)進(jìn)水流量計(jì)確定進(jìn)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(shí)，說明配制液濃度嚴(yán)重不足，通常為出粉口堵塞，應(yīng)檢查出粉口并進(jìn)行疏通，嚴(yán)重堵塞時(shí)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(jìn)

該廠選用的在線黏度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)運(yùn)行較為穩(wěn)定，故障率較低，維護(hù)保養(yǎng)僅需每月對(duì)黏度計(jì)進(jìn)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(jì)報(bào)警值的設(shè)定僅參考25 ℃時(shí)的標(biāo)準(zhǔn)曲線，尚未與溫度的變化相關(guān)聯(lián)，后續(xù)應(yīng)根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)條件的變化，進(jìn)一步繪制不同溫度下的標(biāo)準(zhǔn)曲線，設(shè)定不同溫度下的黏度報(bào)警值，從而提高報(bào)警值的針對(duì)性與管理的精細(xì)化水平。

3 結(jié)論

通過增加PAM配制單元的在線黏度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，對(duì)實(shí)時(shí)監(jiān)控PAM配制溶液濃度提供了應(yīng)對(duì)方案，對(duì)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(duì)保證水廠安全穩(wěn)定運(yùn)行有一定的作用。