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“接触混凝一过滤”水处理工艺成功率低的分析

时间:2019-03-04 13:08   作者: 点击:

  接触混凝水处理工艺技术是将配制好的混凝剂直接加入到混凝澄清设备的进水管道中,利用管道中水流速度和管道内的混合装置,将混凝剂充分混合,达到混凝沉淀的效果。

  预处理宜采用沉淀(混凝)、澄清、过滤。悬浮物含量较小时,可采用接触混凝、过滤或膜处理“。

  有关水的预处理著作,对于处理悬浮物含量较小的水时,都推荐了接触混凝水处理技术。资料指出,当水中的悬浮物小于50mg/L时,可采用接触混凝;当水中含铁量小于0.3mg/L时,也可采用接触混凝。在采用多介质过滤器的情况下,当水中的悬浮物不超过150mg/L时,可以采用原水直接过滤或接触混凝过滤。2011-06-20 -),女,江苏张家港人,硕士,工程师。

  2实际应用效果与问题2.1国内采用该工艺的实际效果的调查调查及有关资料表明,国内采用“接触混凝一过滤”的水处理工艺成功的不多。双鸭山、鸡西、七台河、佳木斯第二发电厂、和江慈溪水厂、青岛衡源水厂等近10个采用接触混凝水处理技术的水处理厂,调试运行后因无法保证过滤器出水水质,或废弃后直接使用地下水;或废弃后改为沉淀池;或在加药点后加个反应罐以增加反应时间并排放掉沉淀物;或废弃后改为机械搅拌澄清池。

  A核电站和B核电站水厂水库水的悬浮物不超过100mg/L,因此设计也采用了接触混凝过滤。

  A核电站和B核电站水厂采用FeCf作混凝剂的接触混凝水处理工艺,烧杯试验得出的混凝的最佳的加药量约为15mg/LFeCl36H2O;并用NaOH调节最佳pH值至7.07.5之间。

  但是,在现场调试运行中,多介质过滤器出水合格的情况极不稳定,时而带淡黄色絮凝物、时而带乳白色絮凝物、时而为透明的淡黄色。调试中观测到,当多介质过滤器出水pH值小于6时,出水为透明的淡黄色;当多介质过滤器出水pH值大于8时,出水为带淡黄色絮凝物。

  3“接触混凝一过滤”难以成功的原因3.1影响FeCL为混凝剂的接触混凝效果的因素接触混凝效果受到多种因素的制约,主要影响因素有:水温、水的浊度、水中有机物、水中胶体、水的pH值、水中的碱度、水的流量、多介质过滤器运行台数的变化、多介质过滤器正洗、混凝剂加入量、助凝剂加入量、絮凝过程等。其中最主要的控制因素是水的pH值和混凝剂加药量。般通过烧杯试验取得最佳水的pH值和最佳混凝剂加药量。

  以FeCl为混凝剂的“接触混凝一过滤”还有其特殊性,当加入的FeCl水解产生过量的HC1,必须加入NaOH中和(调节水的pH值)才能形成Fe(OH)3絮凝物。FeCl作为混凝剂的混凝澄清反应过程如下。

  FeCl与水中的碱度进行混凝澄清反应:剩余的FeCl与加入的NaOH进行混凝澄清反应:目的都是生成Fe(OH)这样的矾花,达到将原水混凝澄清的效果:3.2“接触混凝一过滤”难以成功的分析FeCl3加药量是根据进水流量实行自动控制的;NaOH加入量是根据进水流量和进水pH值实行自动控制的(进水pH值可视为基本不变)。加药泵可以实行自动控制。自动控制电信号的传递时间为500ms以内,但执行机构(例如加药泵行程、频率的改变)的传递,估计可能要滞后几分钟或更长时间。因此,当流量变化时,加药量的变化总是滞后。

  流量变化时,进水碱度基本不变。

  多介质过滤器进水流量变化导致混凝剂最佳浓度和水的最佳pH值发生变化。

  在固定多介质过滤器投运台数等情况下,是可以稳定进入多介质过滤器的水的流量的,这时,按最佳混凝剂浓度、最佳pH值等条件可以达到接触混凝的加药、混合、脱稳和絮凝等过程。但是,当多介质过滤器投运台数发生变化,或多介质过滤器运行时有另外的多介质过滤器在正洗时,则进入运行的多介质过滤器的流量就会发生变化。

  当进入多介质过滤器流量发生变化时,由于加药系统加药滞后几分钟、甚至几十分钟,因此,水中的FeCl3、NaOH等药剂的浓度不能立即随之改变,从而导致混凝过程在短时间内不能在最佳FeCl混凝剂浓度、最佳pH值范围内进行,使得混凝中的脱稳、絮凝等过程失去最佳平衡,导致混凝可能失败。

  加药量最佳pH值偏移的影响从曲线可见,当进水流量的变化导致加入的NaOH最佳浓度小于最佳NaOH最佳浓度时,水的pH值就低于最佳pH值范围,会促使Fe(OH)溶解,使得水中的铁离子含量增加,水体出现铁离子的淡黄色,甚至无法实现凝聚。

  当进水流量的变化导致加入的NaOH最佳浓度大于最佳NaOH最佳浓度时,水的pH值就高于最佳pH值范围,会对Fe(OH)胶粒电荷所带电荷产生影响,从而影响凝聚;同时,当pH值太高时,水中的有机物如腐殖质为溶解性的腐殖酸盐,去除效果较差,并生成淡黄色絮凝物的腐殖酸铁盐;pH值太高还对胶体凝聚速度产生影响。只有在进水流量稳定时,加入的NaOH最佳浓度才会保持在最佳NaOH最佳浓度范围,水的pH值也就能维持在最佳pH值范围内,实现最佳混凝效果。

  (2)当多介质过滤器投运时,采用FeCl最佳浓度为Xmml/L.但是,当多介质过滤器运行台数发生变化时,由于加药系统的滞后,使得FeCl浓度发生变化。以多介质过滤器投运台数由5台减少到1台和由1台增加到5台的极端例子分析如下。

  当多介质过滤器投运台数由5台减少到1台时,流量减少了,但由于加药量变化滞后,在几分钟、甚至几十分钟内,进入改变后的1台多介质过滤器的进水中的FeCl浓度浓缩了5倍,变为5Xmmol/L.即比最佳FeCl浓度增力口了5倍,此时,由于加药量过剩,吸附量过多,胶体电荷的符号改变,以致出现胶体的再稳定现象,导致水的浊度反而增高。一旦混凝剂加药量过剩更大时,由于生成大量的Fe(OH)絮凝物发生网捕作用而将胶体去除。但絮凝太多而沉淀,澄清效果反而不好,导致多介质过滤器出水浊度不合格。同时,由于沉淀很多,过滤器反洗频繁,自用水太多,经济上也不合算。

  反之,当多介质过滤器投运台数由1台增加到5台时,流量增大了,但由于加药量变化滞后,在几分钟、甚至几十分钟内,进入改变后的5台多介质过滤器的进水中的FeCl浓度稀释到1/5,变为0.2X mmol/L.即将最佳FeCl3稀释到1/5,此时,由于加药量低于最佳加药量时,虽然加入的混凝剂可以水解、脱稳,但生成的胶体颗粒较少,相互之间的碰撞机会不多,絮凝不能很好形成,就不能起到有效的沉淀、澄清作用,导致多介质过滤器出水浊度可能不合格。多介质过滤器进水流量的变化导致混凝剂最佳浓度发生变化及后果如所示。

  曲线表明,当进水流量的变化导致加入的FeCl浓度小于FeCl最佳浓度时,水体处于稳定状态,不能发生混凝,水的浊度很高。当进水流量稳定,加入的FeCl浓度维持在FeCl最佳浓度时,水体处于脱稳定状态,能发生混凝,沉淀后的水的浊度很低。当进水流量的变化导致加入的FeCl浓度大于FeCl最佳浓度时,水体处于再稳定状态,也不能发生混凝,水的浊度同样很高。当进水流量的变化导致加入的FeCl浓度大大高于FeCl最佳浓度时,水体中产生大量Fe(OH)沉淀而发生网捕作用,进入网捕区域,水的浊度很小。但这样的处理极不经济。因此,多介质过滤器进水流量的变化,会导致混凝剂最佳浓度发生偏移,从而导致多介质过滤器出水浊度不合格。

  由以上分析可见,FeCl为混凝剂的“接触混凝一过滤”难以成功的原因,除了“接触混凝一过滤”

  的絮凝过程进行很困难、沉淀过程没有条件完成等原因外,主要是多介质过滤器进水流量的不稳定,导最佳浓度和水的最佳pH值发生了偏移,使得混凝失败或难以进行。

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