一種高pH原水處理過程中控制殘余鋁濃度的設備及方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于水處理技術領域，特別涉及一種高pH原水處理過程中控制殘余鋁濃度的設備及方法。
【背景技術】
[0002]臨床醫(yī)學和環(huán)境醫(yī)學研宄表明:攝入過量的鋁會干擾人體大腦的記憶功能，導致老年癡呆癥；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)生標準》(GB5749-2006)中規(guī)定鋁的標準限值為0.2mg/L。
[0003]鋁作為地殼中含量最多的金屬元素之一，可與水中物質發(fā)生物理化學反應，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。在應對由于混凝劑使用不當造成的出廠水殘余鋁濃度偏高的風險時，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，混凝攪拌反應后出水總鋁濃度接近0.lmg/L，滿足生活飲用水衛(wèi)生標準；但是該混凝劑存在制備工藝復雜、對制備反應條件要求嚴格，所用生產原料組分較多，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，生產周期長，不利于商業(yè)化生產，適用性不好。(3)以高堿化度聚合多離子復合作為混凝劑，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，導致水中殘余鋁濃度升高。當水廠進廠原水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，水處理技術領域急需一種無需制備混凝劑、工藝簡單、生產周期短、成本低，降低高PH原水中殘余鋁含量，適用性強的高pH原水處理過程中控制殘余鋁濃度的設備及方法。

【發(fā)明內容】

[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備及方法，技術方案如下:
一種高PH原水處理過程中控制殘余鋁濃度的設備，包括:二氧化碳投加控制單元、pH在線監(jiān)測單元和數據儲存及控制單元，并且數據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，在管道上依次設置有減壓閥、氣體流量計、直行程電動調節(jié)閥，直行程電動調節(jié)閥與數據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，分別安裝在進廠原水管道、與進廠原水管道相連接的沉淀池出口管道上，多臺PH在線監(jiān)測儀均與數據存儲及控制單元相連接；
數據儲存及控制單元，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備中，pH在線監(jiān)測儀為2臺時，I臺安裝在進廠原水管道上，另一臺安裝在與進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備中，直行程電動調節(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，當進廠原水pH>7.8時，安裝在進水口處的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，中央處理器根據實測的原水pH值，計算得出需要向高pH原水管道內投加的二氧化碳氣體量，將混凝沉淀出水pH控制在標準值范圍內；
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至常壓狀態(tài)，轉化為二氧化碳氣體；
步驟四，通過氣體流量計監(jiān)測二氧化碳氣體的瞬時流量、累積流量，并將數據轉送至中央處理器；
步驟五，中央處理器將步驟二中計算得出的二氧化碳氣體投加量傳遞給直行程電動調節(jié)閥，直行程電動調節(jié)閥根據步驟二中計算的二氧化碳氣體投加量以及步驟四中檢測二氧化碳氣體的瞬時流量進行初步調節(jié)后，通過水射器向高PH原水管道中投加純二氧化碳氣體；
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進行連續(xù)監(jiān)測，并將檢測到的出水PH數據傳輸至中央處理器；
步驟七，中央處理器根據步驟六中沉淀池出口在線pH監(jiān)測儀表所測pH值，控制直行程電動調節(jié)閥開啟度，對二氧化碳投加量進行實時調節(jié)；
步驟八，原水PH值、出水pH值、二氧化碳氣體流量、直行程電動調節(jié)閥開啟度的數據信息通過儲存器進行存儲，以便中央處理器進行數據調用和運算；數據信息通過顯示器進行實時顯示，便于查看和調節(jié)；當顯示的出水pH滿足中央處理器預設的pH標準值且進廠原水pH<7.8時，關閉二氧化碳投加控制單元，無需對原水進行調節(jié)；否則重復步驟二至八，直至符合要求為止；
步驟九，向進廠原水管道內通入硫酸鋁混凝劑，取樣測量殘余鋁濃度；
步驟十，根據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行調節(jié)PH值后，能夠有效的降低殘余鋁濃度的結論。
[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，當工作人員需要向中央處理器輸入信號或者輸出數據信息時，通過信號輸入/輸出端口將對應命令傳遞給中央處理器，中央處理器從儲存器內調取數據并通過信號輸入/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設的PH標準值為7.2-7.8。
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