投加氢氧化钠工程设计案例分析

2013-08-15邱丽霞

中国新技术新产品 2013年9期

邱丽霞

（东莞市东江水务有限公司，广东东莞 523112）

1 项目背景

东莞市第三水厂原水均取自境内东江水源，根据水质监测的成果，东江原水的pH值一般在6.9左右，经过混凝－沉淀－过滤－消毒处理后，pH值还会有所下降，一般在6.5～6.7之间，雨季有时低于6.5。虽然此值在《生活饮用水卫生标准》GB5749－2006中规定的范围之内（6.5～8.5），但已经接近低限。因此，决定在第三水厂实施投加碱性药剂调节出厂水工程。

2 工艺和投加点选取

2.1 生产规模

东莞市第三水厂总规模110万m3/d，分三期建成。工艺流程为:取水泵房→静态混合器（投加氯气和絮凝剂）→絮凝池→平流沉淀池→滤池→清水池→吸水井（在管路中投加氯气）→配水泵房。

2.2 投碱调节出厂水pH值的目标

东江原水的pH值一般在6.9左右，经过混凝－沉淀－过滤－消毒处理后，一般在6.5～6.7之间，而《生活饮用水卫生标准》GB5749-2006中规定的pH值为6.5～8.5。根据公司提供的《投碱调节出厂水pH值试验结果与分析》，把出厂水pH值调节到7.2，增加药剂（NaOH）成本约为 0.0144元/m3；调节到7.5则为0.0180元/m3；调节到8.0则为0.0216元/m3。本设计综合考虑运行成本及水质因素，投碱调节出厂水pH值的目标定为7.5。

2.3 投加工艺选取

投加碱性物质调节出厂水PH值的技术关键在于碱液选型、投加点和投加量三方面。我们利用公司下属的广东省城市供水水质监测网东莞监测站的技术力量和现有设备，针对投加量和投加点调节PH值的作用以及对原有工艺（如混凝、过滤、氯气消毒等方面）的影响，做了大量的烧杯试验和生产模拟试验，并进行了多方面的比较、分析和总结，完成了《投碱调节出厂水pH值试验结果与分析》，为投碱工程的设计提供可靠、详细的参考依据，确保工程实施成效。

投加氢氧化钠具有以下优点:

（1）技术优势:由于石灰在PH值升高后会形成沉淀、产生污泥，故投加点必须选择在过滤之前，这对沉淀和过滤效果造成一定的影响，滤料在长期运行过程中表面将形成活性生物膜，过滤时水与生物膜接触，通过微生物的新陈代谢活动使得水中氨氮等被氧化，产生H＋，导致pH值下降。而氢氧化钠的投加点可选在过滤之后，不会对混凝、过滤效果造成任何影响，同时也避免石英砂滤料结硬块等问题，合理选择投加点也可避免与氯气消毒相互干扰。

（2）对水厂环境的影响:由于石灰属于干粉投加，投加石灰造成附近到处都有石灰尘，不但清洁困难、对绿化影响大。而氢氧化钠则是液体投加方式，可实行全自动管理，不存在上述问题。

（3）设备投资和维护管理:投加氢氧化钠的设备、设施成熟、简单、投资小，可避免使用粉末开包机、除尘机等大型设备。同时，投加工艺和设备与现有的混凝剂、高锰酸钾等相同，这对于水厂的设备维护管理、备品备件的采购极为有利。

（4）水质自动控制:石灰投加受混凝、过滤等原有工艺的影响，投加量和效果的线性关系尚未有定论，无法实行实时检测监控。而氢氧化钠的投加点靠近水厂的提升泵房，出水水质数据与投加量可实现实时关联，这为水厂通过水质和水量控制投加系统、达到生产自控提供先决前提条件。

2.4 投加点选择

有研究表明在清水池进水端投加NaOH会影响消毒效果，原因是在清水池中投加氯后生成的HOCl与水温和pH值有关，pH值越高，生成的HOCl越少。考虑上述因素，为尽量错开氯气投加点，将氢氧化钠的投加点选在提升泵房的吸水井内。

3 投加工艺流程和参数

3.1 工艺流程

NaOH原液→储药池→溶液池→加药泵→提升泵房吸水井

原料、储存天数和投加浓度:

原料拟采用为47%NaOH溶液，原液储存天数8天。加药间储药池设有通向室外的进药管，罐车通过此管道直接向储药池灌药。NaOH投加浓度20%。

投加率和出厂水pH目标值:根据试验NaOH投加率为5mg/L（纯品），出厂水pH值拟调整到7.5。

投药控制:每台加药泵对应1个投加点，根据投加比率人工设定加药泵的行程，由能够反映投加点过水流量的流量计信号控制加药泵频率，按比例投加。并通过出厂水pH计在线监测pH值，对加药泵行程进行人工修正，远期实现自控系统自动修正。

3.2 设计参数

第三水厂总规模110万m3/d，分三期建成，一期规模25万m3/d，二期规模35万m3/d，三期规模50万m3/d。

设计投加量:NaOH设计投加率5mg/L（纯品），当供水量为110万m3/d时，每天投加量为5.56t（纯品）；47%商品药液17.6m3；20%投加药液33.9m3。

加药间:在氯库西南侧新建加药间1座。加药间内设有储药池、溶液池、加药泵和配电室。加药间平面尺寸为22.3×9.6m，高8m。

储药池:NaOH药剂的储存按110万m3/d设计，采用湿储，储存天数为8天，储药池总有效容积140m3。设封闭式储药池4座，每座有效容积36m3，储药池尺寸为9.0×3.0×1.6m。

溶液池:按每日配药2次考虑，需要溶液池总有效容积17m3。设封闭式溶液池2座，溶液池尺寸为2.5×2.5×1.6m。

搅拌机:每座溶液池设1台搅拌机，单台功率1.1kW，安装在溶液池中心。以使商品药剂能均匀、迅速地配成投加浓度的溶液。

加药泵:加药泵为单缸双头隔膜计量泵，共5台，其中4台单台流量Q＝350L/h，出口压力6bar,功率2.0kW。另设1台备用泵，单台流量Q＝350L/h，出口压力6bar,功率2.0kW。加药泵的行程由人工按投加比例设定，加药泵的频率由能够反映投加点过水流量的流量计信号控制，中控人员通过出厂水水质情况实行远程控制。

投加点:分别设在两个提升泵站吸水井，每个吸水井两个投加点。

加药管道:加药管道全部采用dn40PVC－U管。

参与控制的流量计和pH计:

一期1台DN1600进厂水流量计，二期1台DN1800进厂水流量计，三期2台DN1800清水池进水流量计。在一、二、三期出厂水管道上适当位置采样接入pH计在线仪表，监测出厂水pH值，并根据需要调整加药泵冲程。