_接触混凝_过滤_水处理工艺成功率低分析 3页

第３５卷第５期湖北电力Ｖｏｌ．３５№５２０１１年１０月Ｏｃｔ．２０１１“接触混凝—过滤”水处理工艺成功率低的分析朱镭（中国广东核电集团中广核工程有限公司，广东深圳５１８１２４）［摘要］文章对“接触混凝—过滤”水处理工艺出现的问题进行了理论分析，并结合以ＦｅＣｌ３作混凝剂的“接触混凝—过滤”水处理工艺进行了深入探讨。证明了该工艺有混合、水解、脱稳过程，但絮凝过程却难以完成、沉淀过程没有条件；进水流量的不稳定，导致最佳混凝剂浓度和最佳ｐＨ值发生偏移，从而使得混凝难以成功。［关键词］混凝；水处理；流量；ｐＨ值［中图分类号］ＴＭ６２１．８［文献标识码］Ｂ［文章编号］１００６－３９８６（２０１１）０５－００５２－０３ＡｎａｌｙｓｉｓｏｆｔｈｅＬｏｗＳｕｃｃｅｓｓＲａｔｅｉｎＷａｔｅｒＴｒｅａｔｍｅｎｔＰｒｏｃｅｓｓｗｉｔｈｔｈｅＣｏｎｔａｃｔＦｌｏｃｃｕｌａｔｉｏｎＦｉｌｔｒａｔｉｏｎＺＨＵＬｅｉ（ＣｈｉｎａＧｕａｎｇｄｏｎｇＮｕｃｌｅａｒＰｏｗｅｒＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＣｏ．，Ｌｔｄ．，ＳｈｅｎｚｈｅｎＧｕａｎｇｄｏｎｇ５１８１２４，Ｃｈｉｎａ）［Ａｂｓｔｒａｃｔ］Ｉｎｔｈｉｓｐａｐｅｒ，ｐｒｏｂｌｅｍｓｉｎ"ｃｏｎｔａｃｔｆｌｏｃｃｕｌａｔｉｏｎ－ｆｉｌｔｒａｔｉｏｎ"ｗａｔｅｒｔｒｅａｔｍｅｎｔｐｒｏｃｅｓｓａｒｅａｎａｌｙｚｅｄｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌｌｙ．Ｉｔｈａｓｂｅｅｎｐｒｏｖｅｎｔｈａｔｔｈｅｒｅａｒｅｍｉｘｉｎｇ，ｈｙｄｒｏｌｙｓｉｓａｎｄｄｅｓｔａｂｉｌｉｚａｔｉｏｎｐｒｏｃｅｓ－ｓｅｓｉｎｔｈｅ"ｃｏｎｔａｃｔｃｏａｇｕｌａｔｉｏｎ－ｆｉｌｔｒａｔｉｏｎ"ｗａｔｅｒｔｒｅａｔｍｅｎｔ，ｉｎｗｈｉｃｈＦｅＣｌ３ｉｓｕｓｅｄａｓｆｌｏｃｃｕｌｅｎｔ．Ｂｕｔｔｈｅｆｌｏｃｃｕｌａｔｉｏｎｐｒｏｃｅｓｓｉｓｄｉｆｆｉｃｕｌｔｔｏｃｏｍｐｌｅｔｅｂｅｃａｕｓｅｏｆｔｈｅｉｎｓｔａｂｉｌｉｔｙｏｆｉｎｆｌｕｅｎｔｆｌｏｗ，ｌｅａｄｉｎｇｔｏｔｈｅｓｈｉｆｔｏｆｔｈｅｏｐｔｉｍａｌｃｏａｇｕｌａｎｔｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎａｎｄｏｐｔｉｍａｌｐＨｖａｌｕｅ．［Ｋｅｙｗｏｒｄｓ］ｆｌｏｃｃｕｌａｔｉｏｎ；ｗａｔｅｒｔｒｅａｔｍｅｎｔ；ｆｌｏｗ；ｐＨｖａｌｕｅ１“接触混凝—过滤”水处理工艺２实际应用效果与问题接触混凝水处理工艺技术是将配制好的混凝剂２．１国内采用该工艺的实际效果的调查直接加入到混凝澄清设备的进水管道中，利用管道调查及有关资料表明，国内采用“接触混凝—过中水流速度和管道内的混合装置，将混凝剂充分混滤”的水处理工艺成功的不多。双鸭山、鸡西、七台合，达到混凝沉淀的效果。河、佳木斯第二发电厂、和江慈溪水厂、青岛衡源水《火力发电厂化学设计技术规程》（ＤＬ／厂等近１０个采用接触混凝水处理技术的水处理厂，Ｔ５０６８—２００６）在水的预处理中指出，“地表水、海水调试运行后因无法保证过滤器出水水质，或废弃后预处理宜采用沉淀（混凝）、澄清、过滤。悬浮物含量直接使用地下水；或废弃后改为沉淀池；或在加药点较小时，可采用接触混凝、过滤或膜处理”。后加一个反应罐以增加反应时间并排放掉沉淀物；有关水的预处理著作，对于处理悬浮物含量较或废弃后改为机械搅拌澄清池。小的水时，都推荐了接触混凝水处理技术。资料指Ａ核电站和Ｂ核电站水厂水库水的悬浮物不出，当水中的悬浮物小于５０ｍｇ／Ｌ时，可采用接触超过１００ｍｇ／Ｌ，因此设计也采用了接触混凝过滤。混凝；当水中含铁量小于０．３ｍｇ／Ｌ时，也可采用接Ａ核电站和Ｂ核电站水厂采用ＦｅＣｌ３作混凝剂触混凝。在采用多介质过滤器的情况下，当水中的的接触混凝水处理工艺，烧杯试验得出的混凝的最悬浮物不超过１５０ｍｇ／Ｌ时，可以采用原水直接过佳的加药量约为１５ｍｇ／ＬＦｅＣｌ３·６Ｈ２Ｏ；并用滤或接触混凝过滤。ＮａＯＨ调节最佳ｐＨ值至７．０～７．５之间。但是，在现场调试运行中，多介质过滤器出水合［收稿日期］２０１１－０６－２０［作者简介］朱镭（１９７９－），女，江苏张家港人，硕士，工格的情况极不稳定，时而带淡黄色絮凝物、时而带乳程师。白色絮凝物、时而为透明的淡黄色。调试中观测到，·５２·\nＶｏｌ．３５№５湖北电力第３５卷第５期Ｏｃｔ．２０１１２０１１年１０月当多介质过滤器出水ｐＨ值小于６时，出水为透明质过滤器投运台数发生变化，或多介质过滤器运行的淡黄色；当多介质过滤器出水ｐＨ值大于８时，出时有另外的多介质过滤器在正洗时，则进入运行的水为带淡黄色絮凝物。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３“接触混凝—过滤”难以成功的原因药系统加药滞后几分钟、甚至几十分钟，因此，水中３．１影响ＦｅＣｌ３为混凝剂的接触混凝效果的因素的ＦｅＣｌ３、ＮａＯＨ等药剂的浓度不能立即随之改变，接触混凝效果受到多种因素的制约，主要影响从而导致混凝过程在短时间内不能在最佳ＦｅＣｌ３混因素有：水温、水的浊度、水中有机物、水中胶体、水凝剂浓度、最佳ｐＨ值范围内进行，使得混凝中的脱的ｐＨ值、水中的碱度、水的流量、多介质过滤器运稳、絮凝等过程失去最佳平衡，导致混凝可能失败。行台数的变化、多介质过滤器正洗、混凝剂加入量、如化学反应式（１）、（２）和（３）所示，加入的助凝剂加入量、絮凝过程等。其中最主要的控制因ＦｅＣｌ３水解所产生的ＨＣｌ，一部分为水中的碱度中素是水的ｐＨ值和混凝剂加药量。一般通过烧杯试和，剩余的ＨＣｌ由加入ＮａＯＨ来中和。设加入的＋为验取得最佳水的ｐＨ值和最佳混凝剂加药量。ＦｅＣｌ３最佳浓度为Ｘｍｍｏｌ／Ｌ（设水解产生的Ｈ以ＦｅＣｌ为混凝剂的“接触混凝—过滤”还有其＋）ｍｍｏｌ／Ｌ），混凝的最佳ｐＨ值为７，加入的３Ｘ（Ｈ特殊性，当加入的ＦｅＣｌ３水解产生过量的ＨＣｌ，必须ＮａＯＨ最佳浓度为Ｙｍｍｏｌ／Ｌ（ＮａＯＨ视为１００％加入ＮａＯＨ中和（调节水的ｐＨ值）才能形成Ｆｅ电离，产生的ＯＨ＋为Ｙ（ＯＨ＋）ｍｍｏｌ／Ｌ）；原水中（ＯＨ）３絮凝物。ＦｅＣｌ３作为混凝剂的混凝澄清反应的碱度是保持不变的，设为Ｃｍｍｏｌ／Ｌ。过程如下。（１）当有ｎ台（ｎ为１～５）多介质过滤器投运时，ＦｅＣｌ３与水中的碱度进行混凝澄清反应：水中酸碱平衡关系为：＋）＝Ｙ（ＯＨ＋）＋Ｃ（４）２ＦｅＣｌ３＋３Ｃａ（ＨＣＯ３）２＝２Ｆｅ（ＯＨ）３↓＋Ｘ（Ｈ３ＣａＣｌ２＋３ＣＯ２↑（１）当多介质过滤器投运台数由５台减少到１台［ＦｅＣｌ３＋３Ｈ２Ｏ＝２Ｆｅ（ＯＨ）３↓＋３ＨＣｌ；２ＨＣｌ时，进水流量减少了，但由于加药量变化滞后，在几＋Ｃａ（ＨＣＯ３）２＝ＣａＣｌ２＋２Ｈ２ＣＯ３（Ｈ２Ｏ＋ＣＯ２）］分钟、甚至几十分钟内，进入改变后的１台多介质过剩余的ＦｅＣｌ３与加入的ＮａＯＨ进行混凝澄清滤器的进水中的ＦｅＣｌ３和ＮａＯＨ浓度浓缩了５倍，反应：则式（４）变为：＋）＞５Ｙ（ＯＨ＋）＋Ｃ（５）ＦｅＣｌ３＋３ＮａＯＨ＝Ｆｅ（ＯＨ）３↓＋３ＮａＣｌ（２）５Ｘ（Ｈ目的都是生成Ｆｅ（ＯＨ）３这样的矾花，达到将由式（５）可见，这时进入１台多介质过滤器的水原水混凝澄清的效果：的ｐＨ值下降。水的ｐＨ值太低会促使Ｆｅ（ＯＨ）３３＋－溶解，使得水中的铁离子含量增加；当ｐＨ值太低还Ｆｅ＋３ＯＨ＝Ｆｅ（ＯＨ）３↓（３）３．２“接触混凝—过滤”难以成功的分析可能会使Ｆｅ（ＯＨ）３胶粒所带电荷产生影响，从而ＦｅＣｌ３加药量是根据进水流量实行自动控制影响凝聚；当ｐＨ值低时，水中的有机物如腐殖质为的；ＮａＯＨ加入量是根据进水流量和进水ｐＨ值实带负电的腐殖酸胶体，此时易于用混凝剂除去；ｐＨ行自动控制的（进水ｐＨ值可视为基本不变）。加药值太低对胶体凝聚速度的也会产生影响。所以，当泵可以实行自动控制。自动控制电信号的传递时间多介质过滤器投运台数由５台减少到１台时，短时为５００ｍｓ以内，但执行机构（例如加药泵行程、频率间内的ＦｅＣｌ３和ＮａＯＨ浓度比最佳ＦｅＣｌ３和ＮａＯＨ最佳浓度增大了５倍，［Ｈ＋］浓度增加，即ｐＨ值也的改变）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。下降了，必然导致这时的接触混凝过程失败。当多流量变化时，进水碱度基本不变。介质过滤器出水ｐＨ值小于６时，出水为透明的淡多介质过滤器进水流量变化导致混凝剂最佳浓黄色，这是铁离子的颜色。度和水的最佳ｐＨ值发生变化。反之，当多介质过滤器投运台数由１台增加到在固定多介质过滤器投运台数等情况下，是可５台时，流量增大了，但由于加药量变化滞后，在几以稳定进入多介质过滤器的水的流量的，这时，按最分钟、甚至几十分钟内，进入改变后的５台多介质过佳混凝剂浓度、最佳ｐＨ值等条件可以达到接触混滤器的进水中的ＦｅＣｌ３和ＮａＯＨ浓度稀释到五分凝的加药、混合、脱稳和絮凝等过程。但是，当多介之一，则式（４）变为：·５３·\n第３５卷第５期湖北电力Ｖｏｌ．３５№５２０１１年１０月Ｏｃｔ．２０１１＋）＜１／５Ｙ（ＯＨ＋）＋Ｃ（６）除。但絮凝太多而沉淀，澄清效果反而不好，导致多１／５Ｘ（Ｈ由式（６）可见，这时进入５台多介质过滤器的水介质过滤器出水浊度不合格。同时，由于沉淀很多，的［Ｈ＋］浓度下降，即ｐＨ值上升。过滤器反洗频繁，自用水太多，经济上也不合算。多介质过滤器进水流量的变化导致水的最佳反之，当多介质过滤器投运台数由１台增加到ｐＨ值发生变化及后果如图１所示。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ＦｅＣｌ３浓度稀释到１／５，变为０．２Ｘｍｍｏｌ／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图１最佳ｐＨ值偏移的影响合格。多介质过滤器进水流量的变化导致混凝剂最从图１曲线可见，当进水流量的变化导致加入佳浓度发生变化及后果如图２所示。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）３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）３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，水图２最佳ＦｅＣｌ３浓度偏移的影响中的有机物如腐殖质为溶解性的腐殖酸盐，去除效图２曲线表明，当进水流量的变化导致加入的果较差，并生成淡黄色絮凝物的腐殖酸铁盐；ｐＨ值ＦｅＣｌ３浓度小于ＦｅＣｌ３最佳浓度时，水体处于稳定太高还对胶体凝聚速度产生影响。只有在进水流量状态，不能发生混凝，水的浊度很高。当进水流量稳稳定时，加入的ＮａＯＨ最佳浓度才会保持在最佳定，加入的ＦｅＣｌ３浓度维持在ＦｅＣｌ３最佳浓度时，水ＮａＯＨ最佳浓度范围，水的ｐＨ值也就能维持在最体处于脱稳定状态，能发生混凝，沉淀后的水的浊度佳ｐＨ值范围内，实现最佳混凝效果。很低。当进水流量的变化导致加入的ＦｅＣｌ３浓度大（２）当多介质过滤器投运时，采用ＦｅＣｌ３最佳浓于ＦｅＣｌ３最佳浓度时，水体处于再稳定状态，也不能度为Ｘｍｍｏｌ／Ｌ。但是，当多介质过滤器运行台数发生混凝，水的浊度同样很高。当进水流量的变化发生变化时，由于加药系统的滞后，使得ＦｅＣｌ３浓度导致加入的ＦｅＣｌ３浓度大大高于ＦｅＣｌ３最佳浓度发生变化。以多介质过滤器投运台数由５台减少到时，水体中产生大量Ｆｅ（ＯＨ）３沉淀而发生网捕作１台和由１台增加到５台的极端例子分析如下。用，进入网捕区域，水的浊度很小。但这样的处理极当多介质过滤器投运台数由５台减少到１台不经济。因此，多介质过滤器进水流量的变化，会导时，流量减少了，但由于加药量变化滞后，在几分钟、致混凝剂最佳浓度发生偏移，从而导致多介质过滤甚至几十分钟内，进入改变后的１台多介质过滤器器出水浊度不合格。的进水中的ＦｅＣｌ３浓度浓缩了５倍，变为５Ｘ由以上分析可见，ＦｅＣｌ３为混凝剂的“接触混ｍｍｏｌ／Ｌ。即比最佳ＦｅＣｌ３浓度增加了５倍，此时，凝—过滤”难以成功的原因，除了“接触混凝—过滤”由于加药量过剩，吸附量过多，胶体电荷的符号改的絮凝过程进行很困难、沉淀过程没有条件完成等变，以致出现胶体的再稳定现象，导致水的浊度反而原因外，主要是多介质过滤器进水流量的不稳定，导增高。一旦混凝剂加药量过剩更大时，由于生成大致ＦｅＣｌ３最佳浓度和水的最佳ｐＨ值发生了偏移，量的Ｆｅ（ＯＨ）３絮凝物发生网捕作用而将胶体去使得混凝失败或难以进行。·５４·