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降低硫酸铝投加量对高藻水处理过程中pH及浊度的影响
张兰芳 华 伟 李 琴 董 坚
(苏州市自来水公司,苏州 215002)
摘要 净水工艺设施中水的p H、浊度与液体硫酸铝的投加量有很大相关性。在高藻水期间,通过生产性试验,深入了解降低硫酸铝投加量对净水工艺沿程水的p H 及浊度的影响。结果表明:随着硫酸铝投加量的下降,净水工艺沿程水的p H 显著提高,而浊度缓慢上升;硫酸铝投加量的下降对出厂水p H 的提高有积极意义,出厂水由酸性变为弱碱性,浊度虽有所上升,但仍远小于1 N TU 。
关键词 硫酸铝 净水过程 p H 浊度
在水源暴发藻类时,原水的浊度主要由藻类浊质造成,含藻量愈大,浊度随之也愈大 。一般来说,对于浊度的去除,混凝剂的最佳剂量区Zeta 电位在- 14～14 mV ,而藻类的脱稳必须比无机带电颗粒获得更完全的电荷中和才能完成,其去除的最佳Zeta 电位应该在- 8 mV 以下。此时,给水厂一般会采取增大混凝剂的投加量来强化混凝,平均每增加1 mg/ L 的混凝剂投加量,可以降低水体的负电荷1 mV 左右,从而提高混凝沉淀的除藻效率。
但对于使用液体硫酸铝作为混凝剂的给水厂,各净水工艺设施水的p H 与液体硫酸铝的投加量有很大相关性。硫酸铝投加量的过度增加,可能会使得p H 急剧下降,从而造成出厂水p H 偏低,我水司在处理高藻水过程中就曾遇到该问题。为寻找解决方法,选取某水厂进行生产性试验,希望借此试验充分了解净水工艺过程中,p H 的变化规律及降低硫酸铝投加量对水体p H 及浊度的影响,以积累针对类似问题的生产运行经验。
1 试验水厂净水工艺介绍
试验水厂净水工艺流程如图1 所示。
图1 试验水厂净水工艺流程
水厂设计供水能力为30 万m3 / d , 目前供水20 万m3 / d 左右。经实测,待处理水从取水头部至配水井的时间为8 h ,从配水井至混合井仅需2 min ,而在平流沉淀池、滤池、清水库等工艺设施内的停留时间分别为3 h 、1 h 和4 h 。沿程加入的药剂包括:头部投加高锰酸钾(1 mg/ L 左右) ,前加氯(3 mg/ L) ,硫酸铝,后加氯(3 mg/ L) 等。
2 材料与方法
试验于2007 年8 月中旬进行,取水头部原水平均水质情况见表1。该试验利用水厂的工艺,在其他药剂投加量保持不变的情况下,以5 mg/ L 逐步递减硫酸铝的投加量,由50 mg/ L 逐渐降为30 mg/ L (由于原水中含有藻类,因此硫酸铝的投加量较高) ,根据停留时间,依次测定各净水工艺设施水的pH 及浊度。p H 的测定采用比色法,浊度的测定采用哈希便携式浊度仪。
表1 原水平均水质情况
3 试验结果及分析
3. 1 不同硫酸铝投加量对p H 的影响
3. 1. 1 p H 的沿程变化规律
图2 p H 沿程变化曲线
从图2 可以看出,所有的曲线均呈现相同的变化规律,即原水从取水头部经水厂净化工艺处理后,p H 基本呈下降趋势。具体分析如下:
(1) 原水从取水头部到水厂配水井时,p H 有所下降,这与水体中进行光合作用的藻类等生物的活动有关。藻类在生长过程中进行光合作用, 吸收CO2 ,放出O2 ,致使水体中HCO3ˉ 平衡( HCO3ˉ≒CO2 + OH- ) 被打破,CO2 的消耗,使得HCO3ˉ 被消耗,平衡向右移动,OH- 离子浓度急剧增多,使得p H 大幅度提高 。而当原水被抽进取水管道后,
水温下降,几乎没有光照且由于经过高锰酸钾溶液氧化杀藻,藻类死亡分解,放出CO2 , HCO3 ˉ平衡向左移动,OH- 浓度降低,因此,到达水厂配水井时,p H 有所下降。
(2) 从配水井到混合井,水的p H 下降幅度较大,下降率达到20 %左右。这是前加氯与投加液体硫酸铝共同作用的结果。试验期间前加氯的投加量在3 mg/ L 左右,氯在溶于水和氧化有机物之后生成HCl 、HClO 等,导致水的p H 有所下降,但不是主要影响因素;投加硫酸铝后,因硫酸铝发生水解使水中的H+ 浓度增加, 从而使水的p H 急剧降低,因此,在两者的影响下,沉淀池进水处p H 降到整个净水工艺的最低值,这一现象值得我们在生产上注意,它的高低将直接影响出厂水的p H。随后,在整个沉淀过程中,p H 变化不大。
(3) 经过过滤后,水的p H 有所回升。这可能与所用的石英砂为海砂有关,由于海水的浸泡而使其带有碱性,因此,水经石英砂过滤后,p H 升高。而后,虽经加氯,但出厂水的p H 仍较平稳,这可能与氯的投加量较小(3 mg/ L) ,且其对p H 的影响较弱有关。
3. 1. 2 不同硫酸铝投加量对净水单元p H 的影响
从图2 可见,随着硫酸铝投加量的下降,无论是混合井的水样还是出厂水的p H 均呈现升高趋势。硫酸铝投加量为50 mg/ L 左右时,尽管原水p H 较高(为8. 6 mg/ L) ,但加入硫酸铝后,混合井出口水样的p H 急剧下降到6. 5 mg/ L , 下降率达到24. 4 %;而硫酸铝投加量为45 mg/ L 时,p H 下降了21. 7 %; 硫酸铝投加量为40 mg/ L 时, 下降率为20. 5 %;硫酸铝投加量为30 mg/ L 时,下降率仅达到18. 1 %。这说明,硫酸铝投加量对p H 的下降起着举足轻重的作用,在实际生产中应加以重视。混合井出口水样p H 的提高,能为后续处理单元水样p H 的提高创造有利条件,而实际上,随着硫酸铝投加量的降低,滤后水的p H 从6. 7 (硫酸铝投加量50mg/ L) 提高到7. 1 (硫酸铝投加量30 mg/ L) ,出厂水的p H 也从6. 8 (硫酸铝投加量50 mg/ L) 提高到7. 2 (硫酸铝投加量30 mg/ L) 。
3. 2 不同硫酸铝投加量对工艺流程中浊度的影响
从表2 可以看出,随着硫酸铝投加量的下降,沉后水浊度的去除率也随之下降,从93. 81 %(投加量50 mg/ L) 下降为88. 57 %(投加量30 mg/ L) ,但滤后水浊度仍较稳定,在0. 2～0. 3 N TU ;而出厂水的浊度则由0. 06 N TU (投加量50 mg/ L ) 上升到0. 121 N TU (投加量30 mg/ L) ,上升了50. 41 %(由于滤后水经过清水库4 个小时的再沉淀,因此出厂水的浊度低于滤后水浊度) ,总的去除率也由99. 71 %(投加量50 mg/ L) 下降为99. 13 %(投加量30 mg/ L) ,下降了0. 58 %。这说明,虽然硫酸铝投加量的降低使沉淀池出水浊度由1. 3 N TU (投加量50 mg/ L) 上升到1. 6 N TU (投加量30 mg/ L) ,上升了23. 08 % ,但若能充分发挥滤池的截污能力,经滤池过滤后,仍能保持较好的滤后水浊度,出厂水浊度也仍在可控范围内。事实上,若滤池的截污率为80 %～90 % ,要维持滤后水浊度< 0. 2 N TU ,则要求沉后水浊度维持在1～2 N TU 即可 。
表2 不同硫酸铝投加量对浊度的影响
3. 3 不同硫酸铝投加量对出厂水浊度及p H 的相关影响
从表3 可以看出,硫酸铝投加量的下降对出厂水p H 的重要性大于对浊度的影响。随着硫酸铝投加量的下降,出厂水的浊度上升,尽管如此,硫酸铝投加量降为30 mg/ L 时,出厂水的浊度仍能达到0. 121 N TU ,符合国家标准所要求的1 N TU ,但是,它的p H 却从6. 8 上升为7. 2 ,水由弱酸性变为偏碱性,利于减少输水过程中,p H 与水中其他物质(气体、胶质、带电或不带电物质等) 联合作用侵蚀管网内壁;同时,许多专家提出,有益人体健康的理想饮用水必须满足水的p H 呈弱碱性(7～8) ,因为弱碱性水能迅速中和体内各种酸性代谢物,防止酸性化,清除多种疾病隐患。因此,提高出厂水的p H是必要的。为此,当水厂需增加硫酸铝的投加量时,应在兼顾两者的情况下,确定合适的投加量。
4 结论
(1) 给水厂p H 的变化规律为:取水头部原水> 配水井出水> 沉淀池进水≈沉淀池出水< 滤后水≈出厂水。在生产运行中,需密切监测投加硫酸铝后沉淀池进水的p H ,它直接影响出厂水的p H。
(2) 随着硫酸铝投加量的下降,净水工艺流程中水的p H 显著上升,而浊度则缓慢上升。因此,在藻类暴发等特殊原水情况下,给水厂应在兼顾两者的情况下,确定合适的硫酸铝投加量。若给水厂的出厂水浊度较低,符合国家标准所要求的1 N TU ,而p H 偏低时,可采取减少硫酸铝的投加量,适当提高沉淀池出水浊度和p H 的措施,该措施不失为一个可行而有效的提高出厂水p H 的方法。
(3) 在高藻水期间,随着硫酸铝投加量的下降,出厂水pH 由弱酸性变为弱碱性,这有利于减少输水过程对管网的腐蚀,同时弱碱性水更有益于人体健康。 |
发表于 2009-4-23 20:31:09
