水廠加堿調(diào)節(jié) PH 試驗研究_第1頁
水廠加堿調(diào)節(jié) PH 試驗研究_第2頁
水廠加堿調(diào)節(jié) PH 試驗研究_第3頁
水廠加堿調(diào)節(jié) PH 試驗研究_第4頁
水廠加堿調(diào)節(jié) PH 試驗研究_第5頁
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文檔簡介

1、水廠加堿調(diào)節(jié) PH 試驗研究陳明 巢猛 吳燕琴 劉建明 戴吉勝( 廣東省東莞市東江水務(wù)有限公司 東莞 523026 )摘要:對于低堿度、低 PH 的原水,在水處理過程中通常投加堿調(diào)節(jié)劑,以提高出水的堿度和PH,從而增強出水的化學穩(wěn)定性。本文通過燒杯攪拌試驗、中試和生產(chǎn)性試驗,對三種堿調(diào)節(jié)劑 石灰、氫氧化鈉、碳酸鈉進行了對比試驗,以了解三種不同堿劑的投加效果,同時對三種堿劑的投加成本進行了對比分析。關(guān)鍵詞:加堿 PH某水廠原水取自河流地表水,其 PH 為6.9 7.1,堿度為20 40mg/L(以碳酸鈣計)之間,屬低礦化度、低堿度、偏酸性。原水經(jīng)常規(guī)工藝處理后其出廠水的PH 進一步降低,一般在6

2、.5 6.7 之間。因此,在水處理過程中有必要投加堿調(diào)節(jié)劑,以提高出水的堿度和PH,從而增強出水的化學穩(wěn)定性。1、前投加堿試驗前投加堿即在混凝反應(yīng)前投加堿,以調(diào)節(jié)原水的PH。11 前投加堿燒杯混凝攪拌試驗前投加堿燒杯混凝攪拌試驗即在實驗室利用六聯(lián)攪拌試驗機,模擬水廠生產(chǎn)中的混凝反應(yīng)、沉淀過程。試驗用水取自上述某水廠的原水,濁度為50 NTU 左右。試驗時用聚合氯化鋁作混凝劑,其投加量均為5mg/L(按商品量計,三氧化二鋁有效含量約為30%左右),分別用石灰、氫氧化鈉、碳酸鈉作PH 調(diào)節(jié)劑,試驗結(jié)果以下:從以上表 1、表2、表3 可以看到:1、投加堿調(diào)節(jié)劑,提高原水PH,經(jīng)混凝沉淀后,PH 降低

3、。這主要的原因可能為聚合氯化鋁水解后產(chǎn)生H+,消耗了水中的堿度。2、堿調(diào)節(jié)劑的投加量越大,混凝沉淀后PH 的下降率(相對于混凝前的PH)越大。主要的原因可能為聚合氯化鋁在不同的PH 條件下生成不同的水解產(chǎn)物,不同的水解產(chǎn)物產(chǎn)生不同量的H+。3、在相同的聚合氯化鋁的投加量條件下(5mg/L),堿調(diào)節(jié)劑的投加量越大,混凝沉淀后的PH 越大,余濁越小,但余鋁濃度卻呈增高趨勢。主要的原因可能為:由于鋁的化合物為兩性化合物,在偏堿性的條件下,聚合氯化鋁的水解產(chǎn)物的溶解度增加,從而增加了水中鋁離子的濃度。12 前投加堿生產(chǎn)試驗由于前投加堿燒杯混凝試驗只能在實驗室模擬實際生產(chǎn)的混凝沉淀部分,因此,要了解整個

4、前投加堿的效果,必須進行生產(chǎn)試驗。由于生產(chǎn)條件所限,前投加堿生產(chǎn)試驗只用石灰進行了生產(chǎn)試驗。前投加堿生產(chǎn)試驗選擇在某水廠進行,其中分為獨立運行的一、二期生產(chǎn)線,其工藝流程完全相同,即網(wǎng)格絮凝 平流沉淀-石英砂過濾。試驗時選擇一、二期進行對比,其中二期未投加石灰,一期在投加聚合氯化鋁前投加不同量的石灰,以了解在不同量石灰下的投加效果,試驗結(jié)果以下(表5 8 為依次增加石灰投加量的測試結(jié)果):從以上表 4 至表8 可以看到:1、不管投加石灰與否,待濾水(沉淀池)經(jīng)砂濾池過濾后,PH 進一步降低。這可能與濾砂表層的生物膜所發(fā)生的生物化學作用有關(guān):(1) 水中的有機物一般分為含氮有機物和不含氮有機物。

5、不含氮有機物在嫌氣條件下被微生物所分解而產(chǎn)生發(fā)酵作用,如糖類轉(zhuǎn)化為灑精,其反應(yīng)如下:C6H12O6 - C2H5OH + CO2在好氣條件下,被微生物所分解而產(chǎn)生氧化作用,如乙醇轉(zhuǎn)化為乙酸,其反應(yīng)如下:C2H5OH + O2 - CH3COOH + H2O上述反應(yīng)的產(chǎn)物CH3COOH 和CO2 均消耗水的堿度,使PH 降低。(2) 含氮有機物如受微生物等作用,能引起氮的轉(zhuǎn)化,如尿素受微生物的作用,先分解成碳酸銨,再分解成氨。氨在亞硝酸菌的作用下進一步氧化成亞硝酸。從表 4 來看,待濾水的氨氮為0.50mg/L,濾后水的氨氮為<0.05mg/L,說明砂濾池對氨氮有較明顯的去除作用,主要原因

6、為砂濾池表層的亞硝酸菌將氨氮氧化為亞硝酸(亞硝化作用)。亞硝酸的生成為濾后水PH 下降的另一主要原因。2NH3 + 3O2 - 2HNO2 + 2H2O2、石灰的投加量越大,待濾水的PH 越高,但經(jīng)砂濾池過濾后濾后水的PH 下降率(相對于待濾水的PH)越大。主要原因可能為:在待濾水較高的PH 條件下,砂濾池表層的生物膜除了發(fā)生上述亞硝化作用外,還存在以下硝化作用:2HNO2 + H2O - 2HNO3為了證明上述推測,進行了以下對比試驗:在二期未投加石灰時,待濾水的PH 為7.0,濾后水的亞硝酸鹽氮含量為0.010mg/L;同時,在一期投加石灰時,待濾水的PH 為8.3,濾后水的亞硝酸鹽氮含量

7、則為<0.001mg/L;這說明了在不同的待濾水的PH 條件下,砂濾池表層的生物膜發(fā)生不同的生物化學作用,從而進一步影響濾后水的PH。3、石灰的投加量越大,混凝沉淀后的PH 越高,但余鋁濃度卻呈增高趨勢。這與燒杯混凝試驗的結(jié)果吻合。4、石灰的投加量越大,混凝沉淀后的PH 越高,待濾水的余鋁濃度呈增高趨勢。但經(jīng)砂濾池過濾后濾后水的余鋁進一步降低。這可能為以下兩方面的主要原因:a: 待濾水中的殘余濁度所含的顆粒鋁,經(jīng)砂濾池過濾后得以去除。據(jù)有關(guān)實驗證明:在待濾水的PH 為中性的條件下,鋁主要伴隨濁度的去除而去除。b: 由于鋁的化合物為兩性化合物,在偏堿性的條件下,聚合氯化鋁的水解產(chǎn)物的溶解度

8、增加,從而增加了水中鋁離子的濃度。偏堿性的待濾水經(jīng)過砂濾池時,PH 降低至中性,聚合氯化鋁的水解產(chǎn)物的溶解度降低,經(jīng)砂濾池過濾后鋁得以去除。13 前投加堿中試試驗前投加堿中試試驗即利用兩組平行的中試裝置,模擬水廠生產(chǎn)工藝,中試裝置的工藝流程為:混凝反應(yīng) 斜板沉淀 石英砂過濾。其中分A、B 兩組。A 組所用的石英砂為水廠實際生產(chǎn)中所用的石英砂(即取自水廠濾池的石英砂),B組所用的石英砂為新的石英砂(即未使用過的石英砂)。從表 9 11 的中試結(jié)果來看,與生產(chǎn)性試驗結(jié)果基本一致。當濾層存在生物膜時(A 組),濾后水的PH、氨氮、鋁均有較明顯的降低趨勢。當濾層不存在生物膜時(B 組),則濾后水的PH

9、、氨氮、鋁與待濾水基本相同。中試結(jié)果表明,濾后水PH 下降的主要原因為濾池表層生物膜作用的結(jié)果。2后投加堿試驗后投加堿試驗為濾后水加堿調(diào)節(jié)PH。由于條件所限,后加堿試驗僅以出廠水進行了氫氧化鈉和碳酸鈉的燒杯投加試驗。試驗結(jié)果以下:從表 12、13 可以看到:將出廠水調(diào)到相同的PH,氫氧化鈉的耗量遠小于碳酸鈉。3加堿調(diào)節(jié)PH 的成本核算31 前加堿調(diào)節(jié)PH 的成本從上述前投加石灰生產(chǎn)試驗可以知道,要將出廠水的 PH 調(diào)至7.2 左右,則待濾水的PH 至少應(yīng)為8.3 以上。另外從燒杯混凝試驗結(jié)果(表1、2、3)可以查到,相應(yīng)的三種堿調(diào)節(jié)劑的投加量為:石灰 6 mg/L,氫氧化鈉5 mg/L,碳酸鈉

10、 18mg/L。則可以計算出相應(yīng)的投加成本:(1) 燒杯試驗石灰的投加量為6mg/L 左右,實際生產(chǎn)投加量約為9mg/L,按生產(chǎn)投加量9 mg/L 計,以石灰的價格每噸550 元計,則前投加石灰的成本約為5.0 元/千噸水。(2) 燒杯試驗氫氧化鈉的投加量為5mg/L 左右,按食品級氫氧化鈉的價格每噸3600 元計,則前投加氫氧化鈉的成本為18.0 元/千噸水。(3) 燒杯試驗碳酸鈉的投加量為18mg/L 左右,按食品級碳酸鈉的價格每噸2200 元計,則前投加碳酸鈉的成本為39.6 元/千噸水。3后加堿調(diào)節(jié)PH 的成本核算后投加試驗即在濾后水加氯消毒后投加。從表12、13 可以看到,要將出廠水的PH 調(diào)至7.2 左右,氫氧化鈉的投加量為2.5 mg/L 左右,碳酸鈉為 7mg/L 左右。則可以計算出相應(yīng)的投加成本:(1) 燒杯試驗氫氧化鈉的投加量為 2.5mg/L 左右,按食品級氫氧化鈉的價格每噸3600 元計,則后投加氫氧化鈉的成本為9.0 元/千噸水。(2) 燒杯試驗碳酸鈉的投加量為 7mg/L 左右,按食品級碳酸鈉的價格每噸2200 元計,則后投加碳酸鈉的成本為15.4 元/千噸水。4. 結(jié)論(1)雖然前投加石灰調(diào)節(jié)PH 的成本較低,但由于前投加石灰受濾層生物膜的影響,濾后水的PH 進一步降低。因此,前投加石灰很

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