一種高pH原水處理過程中控制殘余鋁濃度的設(shè)備及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于水處理技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種高pH原水處理過程中控制殘余鋁濃度的設(shè)備及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]臨床醫(yī)學(xué)和環(huán)境醫(yī)學(xué)研宄表明:攝入過量的鋁會干擾人體大腦的記憶功能，導(dǎo)致老年癡呆癥；鋁在骨骼中積累，會致骨軟化；過量的鋁還會引起消化功能紊亂，妨礙磷、鈣代謝，引起多種疾病。從健康、安全、衛(wèi)生、可行等角度出發(fā)，世界各國對飲用水中的鋁濃度均做出了嚴(yán)格的要求。例如，世界衛(wèi)生組織(WHO)規(guī)定飲用水中的鋁濃度彡0.20mg/L。美國、英國、德國、比利時等國家對水中鋁濃度限制更加嚴(yán)格，規(guī)定水中鋁濃度< 0.05mg/L。我國2006年修訂的《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》(GB5749-2006)中規(guī)定鋁的標(biāo)準(zhǔn)限值為0.2mg/L。
[0003]鋁作為地殼中含量最多的金屬元素之一，可與水中物質(zhì)發(fā)生物理化學(xué)反應(yīng)，生成不同形態(tài)的含鋁化合物。天然水體中，鋁基本上以懸浮顆粒態(tài)存在，溶解態(tài)的鋁含量極少。天然水體中顆粒態(tài)、溶解態(tài)的含鋁化合物隨水廠原水進(jìn)入到整個水處理系統(tǒng)中。研宄表明，水中殘余鋁主要來源于鋁鹽混凝劑的使用，且水中殘余鋁主要以溶解態(tài)鋁為主，外加極少量的顆粒態(tài)鋁。在應(yīng)對由于混凝劑使用不當(dāng)造成的出廠水殘余鋁濃度偏高的風(fēng)險時，常用的方法是使用鐵鹽混凝劑代替鋁鹽混凝劑、采用鐵鋁復(fù)合型混凝劑、投加助凝劑改善混凝條件、采用堿化度較高的高分子混凝劑等；此外，控制混凝沉淀出水濁度、沉淀池出水pH也是控制水中殘余鋁濃度的重要手段。
[0004]目前主要存在三種混凝劑，分別為:(1)以水玻璃、氯化鎂或硫酸鎂、硫酸鋁或氯化鋁、鋁酸鈉聚合而成的混凝劑，混凝攪拌反應(yīng)后出水總鋁濃度接近0.lmg/L，滿足生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)；但是該混凝劑存在制備工藝復(fù)雜、對制備反應(yīng)條件要求嚴(yán)格，所用生產(chǎn)原料組分較多，成本較高的問題。(2)以高聚聚硫氯化鋁作為混凝劑，使用該方法合成的低殘余鋁混凝劑，用量與傳統(tǒng)聚合氯化鋁相比，混凝劑投加量減少20%以上，但其制備過程中要在室溫條件下陳化5天才能獲得穩(wěn)定的高聚聚硫氯化鋁，生產(chǎn)周期長，不利于商業(yè)化生產(chǎn)，適用性不好。(3)以高堿化度聚合多離子復(fù)合作為混凝劑，可以有效降低混凝劑投加量，節(jié)約了水處理成本；但是所用原水的PH要求非常高，必須在6.9-7.8之間。由于氫氧化鋁是典型的兩性氫氧化物，pH=7.5時，氫氧化鋁以穩(wěn)定的沉淀物形態(tài)存在。當(dāng)pH〈7.5和pH>7.5時，Al(OH)JX淀水解生成鋁離子和偏鋁酸根離子，導(dǎo)致水中殘余鋁濃度升高。當(dāng)水廠進(jìn)廠原水pH>8.0時，該混凝劑也無法解決出廠水殘余鋁濃度偏高的問題。
[0005]因此，水處理技術(shù)領(lǐng)域急需一種無需制備混凝劑、工藝簡單、生產(chǎn)周期短、成本低，降低高PH原水中殘余鋁含量，適用性強(qiáng)的高pH原水處理過程中控制殘余鋁濃度的設(shè)備及方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明提供了一種高pH原水處理過程中控制殘余鋁濃度的設(shè)備及方法，技術(shù)方案如下:
一種高PH原水處理過程中控制殘余鋁濃度的設(shè)備，包括:二氧化碳投加控制單元、pH在線監(jiān)測單元和數(shù)據(jù)儲存及控制單元，并且數(shù)據(jù)儲存及控制單元與二氧化碳投加控制單元、pH在線監(jiān)測單元相連接；
二氧化碳投加控制單元，包括儲液罐、減壓閥、氣體流量計、直行程電動調(diào)節(jié)閥和水射器；并且儲液罐通過管道與水射器相連接，在管道上依次設(shè)置有減壓閥、氣體流量計、直行程電動調(diào)節(jié)閥，直行程電動調(diào)節(jié)閥與數(shù)據(jù)存儲及控制單元相連接，水射器與外置高PH原水管道相連接；
PH在線監(jiān)測單元，包括2臺及2臺以上的pH在線監(jiān)測儀表，分別安裝在進(jìn)廠原水管道、與進(jìn)廠原水管道相連接的沉淀池出口管道上，多臺PH在線監(jiān)測儀均與數(shù)據(jù)存儲及控制單元相連接；
數(shù)據(jù)儲存及控制單元，包括中央處理器、儲存器、信號輸入/輸出端口和顯示器，并且中央處理器分別與儲存器、信號輸入/輸出端口、顯示器、2臺pH在線監(jiān)測儀、直行程電動調(diào)節(jié)閥相連接。
[0007]優(yōu)選的，在上述的一種高pH原水處理過程中控制殘余鋁濃度的設(shè)備中，pH在線監(jiān)測儀為2臺時，I臺安裝在進(jìn)廠原水管道上，另一臺安裝在與進(jìn)廠原水管道相連接的混凝沉淀池出口管道上，均與中央處理器相連接。
[0008]優(yōu)選的，在上述的一種高pH原水處理過程中控制殘余鋁濃度的設(shè)備中，直行程電動調(diào)節(jié)閥的閥芯為針形閥芯。
[0009]一種高pH原水處理過程中控制殘余鋁濃度的方法，其中，包括如下步驟:
步驟一，通過安裝在水廠的進(jìn)廠原水管道、沉淀池出口管道處的2臺pH在線監(jiān)測儀表檢測原水和混凝沉淀出水的pH值；
步驟二，當(dāng)進(jìn)廠原水pH>7.8時，安裝在進(jìn)水口處的pH在線監(jiān)測儀表將檢測到的原水pH值傳遞給中央處理器，中央處理器根據(jù)實測的原水pH值，計算得出需要向高pH原水管道內(nèi)投加的二氧化碳?xì)怏w量，將混凝沉淀出水pH控制在標(biāo)準(zhǔn)值范圍內(nèi)；
步驟三，打開儲液罐釋放純二氧化碳液體，通過減壓閥將儲液罐中的純二氧化碳液體恢復(fù)至常壓狀態(tài)，轉(zhuǎn)化為二氧化碳?xì)怏w；
步驟四，通過氣體流量計監(jiān)測二氧化碳?xì)怏w的瞬時流量、累積流量，并將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)送至中央處理器；
步驟五，中央處理器將步驟二中計算得出的二氧化碳?xì)怏w投加量傳遞給直行程電動調(diào)節(jié)閥，直行程電動調(diào)節(jié)閥根據(jù)步驟二中計算的二氧化碳?xì)怏w投加量以及步驟四中檢測二氧化碳?xì)怏w的瞬時流量進(jìn)行初步調(diào)節(jié)后，通過水射器向高PH原水管道中投加純二氧化碳?xì)怏w；
步驟六，安裝于混凝沉淀出口的在線pH監(jiān)測儀表對沉淀池出水pH進(jìn)行連續(xù)監(jiān)測，并將檢測到的出水PH數(shù)據(jù)傳輸至中央處理器；
步驟七，中央處理器根據(jù)步驟六中沉淀池出口在線pH監(jiān)測儀表所測pH值，控制直行程電動調(diào)節(jié)閥開啟度，對二氧化碳投加量進(jìn)行實時調(diào)節(jié)；
步驟八，原水PH值、出水pH值、二氧化碳?xì)怏w流量、直行程電動調(diào)節(jié)閥開啟度的數(shù)據(jù)信息通過儲存器進(jìn)行存儲，以便中央處理器進(jìn)行數(shù)據(jù)調(diào)用和運算；數(shù)據(jù)信息通過顯示器進(jìn)行實時顯示，便于查看和調(diào)節(jié)；當(dāng)顯示的出水pH滿足中央處理器預(yù)設(shè)的pH標(biāo)準(zhǔn)值且進(jìn)廠原水pH<7.8時，關(guān)閉二氧化碳投加控制單元，無需對原水進(jìn)行調(diào)節(jié)；否則重復(fù)步驟二至八，直至符合要求為止；
步驟九，向進(jìn)廠原水管道內(nèi)通入硫酸鋁混凝劑，取樣測量殘余鋁濃度；
步驟十，根據(jù)步驟九測得的殘余鋁濃度能夠得出通入純二氧化碳對原水進(jìn)行調(diào)節(jié)PH值后，能夠有效的降低殘余鋁濃度的結(jié)論。
[0010]優(yōu)選的，在一種高pH原水處理過程中控制殘余鋁濃度的方法中，還包括:步驟十一，當(dāng)工作人員需要向中央處理器輸入信號或者輸出數(shù)據(jù)信息時，通過信號輸入/輸出端口將對應(yīng)命令傳遞給中央處理器，中央處理器從儲存器內(nèi)調(diào)取數(shù)據(jù)并通過信號輸入/輸出端口輸出。
[0011]優(yōu)選的，在一種高pH原水處理過程中控制殘余鋁濃度的方法中，步驟二中的中央處理器預(yù)設(shè)的PH標(biāo)準(zhǔn)值為7.2-7.8。
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