投加氫氧化鈉工程設(shè)計案例分析

邱麗霞

（東莞市東江水務(wù)有限公司，廣東 東莞 523112）

1 項目背景

東莞市第三水廠原水均取自境內(nèi)東江水源，根據(jù)水質(zhì)監(jiān)測的成果，東江原水的pH值一般在6.9左右，經(jīng)過混凝－沉淀－過濾－消毒處理后，pH值還會有所下降，一般在6.5～6.7之間，雨季有時低于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，決定在第三水廠實施投加堿性藥劑調(diào)節(jié)出廠水工程。

2 工藝和投加點選取

2.1 生產(chǎn)規(guī)模

東莞市第三水廠總規(guī)模110萬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)出廠水pH值的目標(biāo)

東江原水的pH值一般在6.9左右，經(jīng)過混凝－沉淀－過濾－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)出廠水pH值試驗結(jié)果與分析》，把出廠水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)計綜合考慮運(yùn)行成本及水質(zhì)因素，投堿調(diào)節(jié)出廠水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)出廠水PH值的技術(shù)關(guān)鍵在于堿液選型、投加點和投加量三方面。我們利用公司下屬的廣東省城市供水水質(zhì)監(jiān)測網(wǎng)東莞監(jiān)測站的技術(shù)力量和現(xiàn)有設(shè)備，針對投加量和投加點調(diào)節(jié)PH值的作用以及對原有工藝（如混凝、過濾、氯氣消毒等方面）的影響，做了大量的燒杯試驗和生產(chǎn)模擬試驗，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)出廠水pH值試驗結(jié)果與分析》，為投堿工程的設(shè)計提供可靠、詳細(xì)的參考依據(jù)，確保工程實施成效。

投加氫氧化鈉具有以下優(yōu)點:

（1）技術(shù)優(yōu)勢:由于石灰在PH值升高后會形成沉淀、產(chǎn)生污泥，故投加點必須選擇在過濾之前，這對沉淀和過濾效果造成一定的影響，濾料在長期運(yùn)行過程中表面將形成活性生物膜，過濾時水與生物膜接觸，通過微生物的新陳代謝活動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可選在過濾之后，不會對混凝、過濾效果造成任何影響，同時也避免石英砂濾料結(jié)硬塊等問題，合理選擇投加點也可避免與氯氣消毒相互干擾。

（2）對水廠環(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、對綠化影響大。而氫氧化鈉則是液體投加方式，可實行全自動管理，不存在上述問題。

（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、簡單、投資小，可避免使用粉末開包機(jī)、除塵機(jī)等大型設(shè)備。同時，投加工藝和設(shè)備與現(xiàn)有的混凝劑、高錳酸鉀等相同，這對于水廠的設(shè)備維護(hù)管理、備品備件的采購極為有利。

（4）水質(zhì)自動控制:石灰投加受混凝、過濾等原有工藝的影響，投加量和效果的線性關(guān)系尚未有定論，無法實行實時檢測監(jiān)控。而氫氧化鈉的投加點靠近水廠的提升泵房，出水水質(zhì)數(shù)據(jù)與投加量可實現(xiàn)實時關(guān)聯(lián)，這為水廠通過水質(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 投加點選擇

有研究表明在清水池進(jìn)水端投加NaOH會影響消毒效果，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，為盡量錯開氯氣投加點，將氫氧化鈉的投加點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→儲藥池→溶液池→加藥泵→提升泵房吸水井

原料、儲存天數(shù)和投加濃度:

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

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

投藥控制:每臺加藥泵對應(yīng)1個投加點，根據(jù)投加比率人工設(shè)定加藥泵的行程，由能夠反映投加點過水流量的流量計信號控制加藥泵頻率，按比例投加。并通過出廠水pH計在線監(jiān)測pH值，對加藥泵行程進(jìn)行人工修正，遠(yuǎn)期實現(xiàn)自控系統(tǒng)自動修正。

3.2 設(shè)計參數(shù)

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

設(shè)計投加量:NaOH設(shè)計投加率5mg/L（純品），當(dāng)供水量為110萬m3/d時，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:在氯庫西南側(cè)新建加藥間1座。加藥間內(nèi)設(shè)有儲藥池、溶液池、加藥泵和配電室。加藥間平面尺寸為22.3×9.6m，高8m。

儲藥池:NaOH藥劑的儲存按110萬m3/d設(shè)計，采用濕儲，儲存天數(shù)為8天，儲藥池總有效容積140m3。設(shè)封閉式儲藥池4座，每座有效容積36m3，儲藥池尺寸為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臺攪拌機(jī)，單臺功率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量泵，共5臺，其中4臺單臺流量Q＝350L/h，出口壓力6bar,功率2.0kW。另設(shè)1臺備用泵，單臺流量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過水流量的流量計信號控制，中控人員通過出廠水水質(zhì)情況實行遠(yuǎn)程控制。

投加點:分別設(shè)在兩個提升泵站吸水井，每個吸水井兩個投加點。

加藥管道:加藥管道全部采用dn40PVC－U管。

參與控制的流量計和pH計:

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

4 運(yùn)行效果

4.1 基本實現(xiàn)自控投加，根據(jù)原水水質(zhì)自動調(diào)節(jié)投加量，可控制出廠水Ph值在7.5左右。

4.2 通過檢測出廠水濁度、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的選取合理，投加氫氧化鈉沒對原有生產(chǎn)工藝造成影響。

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

結(jié)語

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)有水廠工藝基礎(chǔ)上增加投堿工藝是必然趨勢。在原有生產(chǎn)工藝基礎(chǔ)上選取合理的投加工藝和設(shè)計參數(shù)，既達(dá)到新增工藝的效果，又不對原有工藝和環(huán)境造成干擾和破壞，至關(guān)重要。

[1]劉開.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.