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        投加氫氧化鈉工程設(shè)計(jì)案例分析

        2013-08-15 00:49:27邱麗霞
        關(guān)鍵詞:出廠(chǎng)氫氧化鈉水廠(chǎng)

        邱麗霞

        (東莞市東江水務(wù)有限公司,廣東 東莞 523112)

        1 項(xiàng)目背景

        東莞市第三水廠(chǎng)原水均取自境內(nèi)東江水源,根據(jù)水質(zhì)監(jiān)測(cè)的成果,東江原水的pH值一般在6.9左右,經(jīng)過(guò)混凝-沉淀-過(guò)濾-消毒處理后,pH值還會(huì)有所下降,一般在6.5~6.7之間,雨季有時(shí)低于6.5。雖然此值在《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》GB5749-2006中規(guī)定的范圍之內(nèi)(6.5~8.5),但已經(jīng)接近低限。因此,決定在第三水廠(chǎng)實(shí)施投加堿性藥劑調(diào)節(jié)出廠(chǎng)水工程。

        2 工藝和投加點(diǎn)選取

        2.1 生產(chǎn)規(guī)模

        東莞市第三水廠(chǎng)總規(guī)模110萬(wàn)m3/d,分三期建成。工藝流程為:取水泵房→靜態(tài)混合器(投加氯氣和絮凝劑)→絮凝池→平流沉淀池→濾池→清水池→吸水井(在管路中投加氯氣)→配水泵房。

        2.2 投堿調(diào)節(jié)出廠(chǎng)水pH值的目標(biāo)

        東江原水的pH值一般在6.9左右,經(jīng)過(guò)混凝-沉淀-過(guò)濾-消毒處理后,一般在6.5~6.7之間,而《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》GB5749-2006中規(guī)定的pH值為6.5~8.5。根據(jù)公司提供的《投堿調(diào)節(jié)出廠(chǎng)水pH值試驗(yàn)結(jié)果與分析》,把出廠(chǎng)水pH值調(diào)節(jié)到7.2,增加藥劑(NaOH)成本約為 0.0144元/m3;調(diào)節(jié)到7.5則為0.0180元/m3;調(diào)節(jié)到8.0則為0.0216元/m3。本設(shè)計(jì)綜合考慮運(yùn)行成本及水質(zhì)因素,投堿調(diào)節(jié)出廠(chǎng)水pH值的目標(biāo)定為7.5。

        2.3 投加工藝選取

        投加堿性物質(zhì)調(diào)節(jié)出廠(chǎng)水PH值的技術(shù)關(guān)鍵在于堿液選型、投加點(diǎn)和投加量三方面。我們利用公司下屬的廣東省城市供水水質(zhì)監(jiān)測(cè)網(wǎng)東莞監(jiān)測(cè)站的技術(shù)力量和現(xiàn)有設(shè)備,針對(duì)投加量和投加點(diǎn)調(diào)節(jié)PH值的作用以及對(duì)原有工藝(如混凝、過(guò)濾、氯氣消毒等方面)的影響,做了大量的燒杯試驗(yàn)和生產(chǎn)模擬試驗(yàn),并進(jìn)行了多方面的比較、分析和總結(jié),完成了《投堿調(diào)節(jié)出廠(chǎng)水pH值試驗(yàn)結(jié)果與分析》,為投堿工程的設(shè)計(jì)提供可靠、詳細(xì)的參考依據(jù),確保工程實(shí)施成效。

        投加氫氧化鈉具有以下優(yōu)點(diǎn):

        (1)技術(shù)優(yōu)勢(shì):由于石灰在PH值升高后會(huì)形成沉淀、產(chǎn)生污泥,故投加點(diǎn)必須選擇在過(guò)濾之前,這對(duì)沉淀和過(guò)濾效果造成一定的影響,濾料在長(zhǎng)期運(yùn)行過(guò)程中表面將形成活性生物膜,過(guò)濾時(shí)水與生物膜接觸,通過(guò)微生物的新陳代謝活動(dòng)使得水中氨氮等被氧化,產(chǎn)生H+,導(dǎo)致pH值下降。而氫氧化鈉的投加點(diǎn)可選在過(guò)濾之后,不會(huì)對(duì)混凝、過(guò)濾效果造成任何影響,同時(shí)也避免石英砂濾料結(jié)硬塊等問(wèn)題,合理選擇投加點(diǎn)也可避免與氯氣消毒相互干擾。

        (2)對(duì)水廠(chǎng)環(huán)境的影響:由于石灰屬于干粉投加,投加石灰造成附近到處都有石灰塵,不但清潔困難、對(duì)綠化影響大。而氫氧化鈉則是液體投加方式,可實(shí)行全自動(dòng)管理,不存在上述問(wèn)題。

        (3)設(shè)備投資和維護(hù)管理:投加氫氧化鈉的設(shè)備、設(shè)施成熟、簡(jiǎn)單、投資小,可避免使用粉末開(kāi)包機(jī)、除塵機(jī)等大型設(shè)備。同時(shí),投加工藝和設(shè)備與現(xiàn)有的混凝劑、高錳酸鉀等相同,這對(duì)于水廠(chǎng)的設(shè)備維護(hù)管理、備品備件的采購(gòu)極為有利。

        (4)水質(zhì)自動(dòng)控制:石灰投加受混凝、過(guò)濾等原有工藝的影響,投加量和效果的線(xiàn)性關(guān)系尚未有定論,無(wú)法實(shí)行實(shí)時(shí)檢測(cè)監(jiān)控。而氫氧化鈉的投加點(diǎn)靠近水廠(chǎng)的提升泵房,出水水質(zhì)數(shù)據(jù)與投加量可實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)關(guān)聯(lián),這為水廠(chǎng)通過(guò)水質(zhì)和水量控制投加系統(tǒng)、達(dá)到生產(chǎn)自控提供先決前提條件。

        2.4 投加點(diǎn)選擇

        有研究表明在清水池進(jìn)水端投加NaOH會(huì)影響消毒效果,原因是在清水池中投加氯后生成的HOCl與水溫和pH值有關(guān),pH值越高,生成的HOCl越少。考慮上述因素,為盡量錯(cuò)開(kāi)氯氣投加點(diǎn),將氫氧化鈉的投加點(diǎn)選在提升泵房的吸水井內(nèi)。

        3 投加工藝流程和參數(shù)

        3.1 工藝流程

        NaOH原液→儲(chǔ)藥池→溶液池→加藥泵→提升泵房吸水井

        原料、儲(chǔ)存天數(shù)和投加濃度:

        原料擬采用為47%NaOH溶液,原液儲(chǔ)存天數(shù)8天。加藥間儲(chǔ)藥池設(shè)有通向室外的進(jìn)藥管,罐車(chē)通過(guò)此管道直接向儲(chǔ)藥池灌藥。NaOH投加濃度20%。

        投加率和出廠(chǎng)水pH目標(biāo)值:根據(jù)試驗(yàn)NaOH投加率為5mg/L(純品),出廠(chǎng)水pH值擬調(diào)整到7.5。

        投藥控制:每臺(tái)加藥泵對(duì)應(yīng)1個(gè)投加點(diǎn),根據(jù)投加比率人工設(shè)定加藥泵的行程,由能夠反映投加點(diǎn)過(guò)水流量的流量計(jì)信號(hào)控制加藥泵頻率,按比例投加。并通過(guò)出廠(chǎng)水pH計(jì)在線(xiàn)監(jiān)測(cè)pH值,對(duì)加藥泵行程進(jìn)行人工修正,遠(yuǎn)期實(shí)現(xiàn)自控系統(tǒng)自動(dòng)修正。

        3.2 設(shè)計(jì)參數(shù)

        第三水廠(chǎng)總規(guī)模110萬(wàn)m3/d,分三期建成,一期規(guī)模25萬(wàn)m3/d,二期規(guī)模35萬(wàn)m3/d,三期規(guī)模50萬(wàn)m3/d。

        設(shè)計(jì)投加量:NaOH設(shè)計(jì)投加率5mg/L(純品),當(dāng)供水量為110萬(wàn)m3/d時(shí),每天投加量為5.56t(純品);47%商品藥液17.6m3;20%投加藥液33.9m3。

        加藥間:在氯庫(kù)西南側(cè)新建加藥間1座。加藥間內(nèi)設(shè)有儲(chǔ)藥池、溶液池、加藥泵和配電室。加藥間平面尺寸為22.3×9.6m,高8m。

        儲(chǔ)藥池:NaOH藥劑的儲(chǔ)存按110萬(wàn)m3/d設(shè)計(jì),采用濕儲(chǔ),儲(chǔ)存天數(shù)為8天,儲(chǔ)藥池總有效容積140m3。設(shè)封閉式儲(chǔ)藥池4座,每座有效容積36m3,儲(chǔ)藥池尺寸為9.0×3.0×1.6m。

        溶液池:按每日配藥2次考慮,需要溶液池總有效容積17m3。設(shè)封閉式溶液池2座,溶液池尺寸為2.5×2.5×1.6m。

        攪拌機(jī):每座溶液池設(shè)1臺(tái)攪拌機(jī),單臺(tái)功率1.1kW,安裝在溶液池中心。以使商品藥劑能均勻、迅速地配成投加濃度的溶液。

        加藥泵:加藥泵為單缸雙頭隔膜計(jì)量泵,共5臺(tái),其中4臺(tái)單臺(tái)流量Q=350L/h,出口壓力6bar,功率2.0kW。另設(shè)1臺(tái)備用泵,單臺(tái)流量Q=350L/h,出口壓力6bar,功率2.0kW。加藥泵的行程由人工按投加比例設(shè)定,加藥泵的頻率由能夠反映投加點(diǎn)過(guò)水流量的流量計(jì)信號(hào)控制,中控人員通過(guò)出廠(chǎng)水水質(zhì)情況實(shí)行遠(yuǎn)程控制。

        投加點(diǎn):分別設(shè)在兩個(gè)提升泵站吸水井,每個(gè)吸水井兩個(gè)投加點(diǎn)。

        加藥管道:加藥管道全部采用dn40PVC-U管。

        參與控制的流量計(jì)和pH計(jì):

        一期1臺(tái)DN1600進(jìn)廠(chǎng)水流量計(jì),二期1臺(tái)DN1800進(jìn)廠(chǎng)水流量計(jì),三期2臺(tái)DN1800清水池進(jìn)水流量計(jì)。在一、二、三期出廠(chǎng)水管道上適當(dāng)位置采樣接入pH計(jì)在線(xiàn)儀表,監(jiān)測(cè)出廠(chǎng)水pH值,并根據(jù)需要調(diào)整加藥泵沖程。

        4 運(yùn)行效果

        4.1 基本實(shí)現(xiàn)自控投加,根據(jù)原水水質(zhì)自動(dòng)調(diào)節(jié)投加量,可控制出廠(chǎng)水Ph值在7.5左右。

        4.2 通過(guò)檢測(cè)出廠(chǎng)水濁度、細(xì)菌數(shù)量、氨氮、Ph值等發(fā)現(xiàn),由于投加工藝和投加點(diǎn)的選取合理,投加氫氧化鈉沒(méi)對(duì)原有生產(chǎn)工藝造成影響。

        4.3 氫氧化鈉投加避免了粉劑投加對(duì)周邊環(huán)境影響的問(wèn)題,保持了水廠(chǎng)原有的環(huán)境美化。

        結(jié)語(yǔ)

        隨著原水水質(zhì)的變化以及飲用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)的提高,在現(xiàn)有水廠(chǎng)工藝基礎(chǔ)上增加投堿工藝是必然趨勢(shì)。在原有生產(chǎn)工藝基礎(chǔ)上選取合理的投加工藝和設(shè)計(jì)參數(shù),既達(dá)到新增工藝的效果,又不對(duì)原有工藝和環(huán)境造成干擾和破壞,至關(guān)重要。

        [1]劉開(kāi).集成電路工業(yè)含氟廢水處理技術(shù)研究與應(yīng)用[M].上海:同濟(jì)大學(xué),2006.

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