投加熟石灰调节水库水pH值的研究

广东科技2014.3.第6期投加熟石灰调节水库水pH值的研究王渊，刘贝，赵向阳（佛山市水业集团有限公司，广东佛山528500）0前言杨梅水厂工艺为网格混凝+斜管沉淀+虹吸滤池，分为新厂和旧厂，新厂设计生产能力4万m3/d，旧厂设计生产能力1万m3/d，水源以三亩石水库为主。三亩石水库水质较佳，基本达到Ⅲ类水标准。但水原水的pH值逐年降低，2012年平均pH为6.99，2013年上半年平均pH为6.51。出厂水不加碱性药剂调节，pH只有6.3左右，为保证出厂水和管网水水质稳定，需调节出厂水pH值在7以上，杨梅水厂目前使用清水池投加氢氧化钠的方式调节出厂水pH值，千吨水投量约为12~15kg，成本较高，因此尝试采用食用级熟石灰代替液碱投加。1烧杯试验采用三亩石水库水为试验样水，原水浊度为7.51NTU，pH值为6.5，熟石灰投加量分别为0kg/km3、9.5kg/km3、12.0kg/km3、16.3kg/km3，投加熟石灰后水样pH值分别调节为6.5、7.0、7.15、＞7.6；聚铝投加量分别为35kg/km3、45kg/km3、55kg/km3、65kg/km3、75kg/km3、85kg/km3。搅拌机品牌选用深圳中润ZR4-6六联搅拌机，模拟杨梅水厂混凝沉淀工艺，将混凝沉淀烧杯实验设置为三个阶段：第一阶段为300r/min，混合5min；第二阶段为50r/min，搅拌5min；第三阶段为静置10min，然后取样对比不同石灰投加量与聚铝投加量对杨梅水厂原水混凝效果的影响，结果如图1所示。从图1可以看出，一定投量的熟石灰能有效降低试验样品的浊度，起到助凝效果，但投量过大，会起反作用，样品浊度升高，使矾耗增大，最佳投量应为9~12kg/km3，且石灰投加量与pH呈正比。2生产试验情况2.1反应池前投加根据混凝搅拌试验的结果，投加适量的熟石灰在调节pH值的同时，能有效降低矾耗，因此，采用投碱铝前投加熟石灰，投加量分别为8kg/km3、12kg/km3、17kg/km3，采集滤前、滤后水的pH值，浊度进行对比，如表1所示。由表1可知，通过投加碱性物质调节原水pH值，当投加量少时，无法满足调节pH值>7.0的要求，但当原水pH调整到7.0以上后，混凝过程便会受较大影响，矾耗会增大，实际生产试验与烧杯试验的结果有较大出入，调节反应前pH值会导致滤前水浊度升高。分析其原因为：熟石灰本身为一种混凝剂，在少量投加时，起到助凝作用，但铝的化合物为两性化合物，当熟石灰投量较大时，为偏碱性条件，聚铝水解产物溶解度增加，降低了形成胶体的有效成分，当聚铝也随之加大投量时，与熟石灰发生中和反应，造成矾花上涌现象，进一步增加了待滤水浊度［1~3］。熟石灰投加量越大，滤前水pH值越高，但经过滤后pH下降幅度越大，约为0.2~0.3。分析其原因为：水处理构筑物和滤砂含有微生物，碱性条件在亚硝酸菌的作用下，能将含氮的有机物转化为氨，进一步分解成亚硝酸和硝酸，降低水的pH值［4~5］。投加熟石灰试验后，尝试使用同一投加点投液碱的方式调节pH值，反应效果与投加石灰相似，证明絮凝效果与投加碱性药剂的种类无关，与原水的pH值关系较大。2.2滤池投加石灰溶解液鉴于前投熟石灰影响混凝效果，投加量较大，达不到调节pH值的要求，现改为后投滤池，砂过滤澄清的方式投加。2.2.1投加量计算熟石灰为难溶物质，在常温下溶解度约为0.16g/100mL，将一定量的石灰溶解于水中，分别配得石灰溶解液的pH值为10、11、12，要将pH为6.4的原水调至7.2，需要熟石灰溶解液的含量，如表2所示。由表2可知，用pH值为12的石灰溶解液滴定pH值为6.4的溶液1L，滴定至pH值为7.2，需要消耗溶解液液41mL，因此，投加熟石灰溶解液的比例应约为1：24。2.2.2投加点、投加方式的选择摘要：针对佛山市高明区杨梅水厂水库水原水pH值偏低，且常规水处理工艺出厂水pH值偏低这一现象，采用投加石灰的方式调节pH值。通过烧杯试验和生产实践，对熟石灰的投加点和投加量对出厂水pH值的影响进行对比，探讨合理科学的投加方式。关键词：pH值；熟石灰；投加点；投加量；矾耗石灰投加量0石灰投加量9.5kg/km3石灰投加量12kg/km3石灰投加量16.3kg/km36543210857565554535浊度/NTU聚铝投加量/kg/km3图1不同石灰投加量和聚铝投加量对混凝效果的影响pH浊度（NTU）原水滤前水滤后水原水滤前水滤后水0kg/km36.66.56.4100.80.268kg/km36.66.76.7101.770.3612kg/km36.57.06.72132.90.3117kg/km36.357.457.2104.60.8621kg/km36.47.67.3105.671.2石灰投加量检测项目表1