石灰在自来水厂中的应用状况分析(1).doc

石灰在自来水厂中的应用状况分析

潘海祥
（宁波市自来水总公司 浙江宁波 315041）

摘要 本文对省内使用石灰的14家自来水公司进行了调研，主要对石灰的投加点、投加量、对矾耗的影响、投加方式及存在的问题进行了归纳和分析，最后对石灰在生产中的合理性应用提出了建议措施。

关键词 石灰 自来水厂 应用分析
近几年来，一些源水由于PH值较低，出厂水难以保证达到国家标准，或一些新建的水厂，为了使出厂水符合浙江省现代化水厂的标准（PH：7.0~8.5），我们省内相继有许多自来水公司都采用了石灰投加系统调节PH值。投加石灰后也能助凝，改善混凝沉淀效果、提高出厂水质的化学稳定性、减少管网黄水现象的发生[1-2]。但究竟效果如何，投加点如何选择、投加量多少合适、对水厂正常加矾量影响如何、投加方式又如何等一系列问题值得研究。本文针对浙江省内14家自来水公司的应用状况作了调研，以供同行探讨。
1投加点
由于石灰投加系统许多是在水厂建成投产后，在生产中遇到原水PH值偏低，为了防止出厂水ＰＨ值不达标，在后来的生产过程中改造追加上去的，因此投加点不能按需设计，只能按照各水厂现有的场地实际情况设置投加点，因此投加点在加矾点前几十厘米至几十米、几百米的水厂都有；而一些新建设的水厂，由于设计施工单位缺乏对石灰性能及对水质的认识，投加点的设置也不仅合理。有的水司为了避免多个水厂重复建设，在原水泵站直接投石灰，距离各水厂几十公里。投加点既有选择在管道上的，也有设置在配水井（槽）上的。从实际运行的效果来分析，石灰投加点与后面加矾点距离太小、太大或直接投加在配水井（槽）上，虽然也能明显提高PH，但都对混凝沉淀效果不太好。曾有一个水厂，石灰投加点1个在加矾点前50厘米左右处，另1个在加矾点前近20米，结果在其它条件一致的情况下，后者混凝沉淀效果较好；在原水泵站投加石灰后，经过10公里以上的引水进入厂区，虽然矾花结得比以前大了，但发现在沉淀池中难以下沉。因而本人认为石灰投加点与加矾点间应有合适的距离，因为投加的熟石灰Ca(OH)2属于微溶解物质， 20度水温溶解度仅为0.166%。距离太小，石灰乳浊液在水中还没有扩散开，水中碱度、ＰＨ值还没有明显提高，对净水剂发挥絮凝效果要降低，投加石灰助凝的目的主要是提高碱度，改善混凝条件。另外如用硫酸铝作混凝剂去除浊度时，合适的ＰＨ范围为6.5～7.5[3]，一些原水PH值本身就低，加了硫酸铝以后PH值下降又比较多，这时很可能PH值就下降到6.5以下，很难充分发挥硫酸铝的作用，如果及早投加石灰，提高ＰＨ和碱度，就可避免这种现象。相反，如果投加距离太远，石灰基本上已经溶解(一般每千吨水投量为几公斤，远低于其溶解度0.166%左右)，不溶解的杂质许多也已经发生沉淀，这时虽然ＰＨ、碱度都提高了，矾花也结得大了，但并不一定能很快沉淀。因此要有合适的投加间距，既能充分保证石灰在水中有足够的时间溶解，增加碱度，改善混凝反应条件，又不能使间距太长，使得粉末状的石灰彻底溶解了或不溶物发生沉淀了。这些粉末状的石灰，由于颗粒粒径大多在２00目以上，因此在水中不会立即溶解，在水中随水流作紊动，这样也可增加颗粒间碰撞机率，容易形成矾花，一些不溶于水的石灰中的杂质被包裹在矾花中，加重了矾花，使得矾花容易沉降。
大多数水厂采用单点投加,也有少数水厂采用两点投加,第一点设置在加矾前的管道上, 控制沉淀池出水ＰＨ6.9～7.0，第二点在滤前投加，控制出厂水ＰＨ7.1～7.2，这样设置有两个好处,其一: 因为混凝反应有一个合适的PH值范围，PH值过高，会导致混凝效果不理想，如用聚氯化铝去除消毒副产物前驱物腐殖酸时,最佳PH为6.8左右,PH高了反而不利于腐殖酸的去除,而且有些水厂做过生产试验,发现沉淀池出水PH在7.3、7.4以上时，混凝沉淀效果不理想，有时矾花很细小，易穿透滤池，导致出厂水浊度上升；其二：比较经济，虽然采用两点投加了，但总的石灰投加量对控制浊度，适当提高出厂水PH来说，不会增加，反而会减少，有水厂做过这方面的对比试验研究。
2投加量
取决于原水ＰＨ值、采用的净水剂类型、投加点的远近及出厂水控制的ＰＨ值。一般原水PH6.0～7.0，PH值越高，投加的石灰量就越少；由于硫酸铝净水剂引起的PH下降较多，因此投加的石灰量也就比使用聚合氯化铝净水剂多；如果仅仅考虑提高PH，投加距离远的比近的相对石灰投量较少，因为距离远了，微溶的石灰有较长时间溶解来提高PH，距离近，则容易有部分石灰粉末来不及溶解就被矾花包裹、沉淀；一般水厂投加石灰后，出厂水PH控制在7.0～7.3，应该是比较经济合理的，另外据一些水厂的小试及生产试验表明，这个ＰＨ值范围的混凝沉淀效果也比较好。
3对加矾量的影响
石灰作为助凝剂，能改善混凝反应效果，降低沉淀后水的浊度，或在保证同样出水浊度状况下能降低加矾量，因此有些水厂使用石灰后，总的加矾量略有减少，他们曾经做过对比试验，在加矾量一样的条件下，投加石灰后能降低沉淀出水浊度；也有一些水厂使用石灰后，加矾量略有增加，个别水厂增加量达50%以上，笔者认为原因有几个方面：首先投加点的位置问题，有的水厂在技改、增加石灰投加装置时，投加点只能设置在加矾点附近，导致加石灰与加矾会发生一些竞争。如某水厂一期由于石灰投加点选择范围小，只能选在原加矾点前2米左右位置投加，对加矾有一些影响，现在二期石灰投加点选择在加矾点前15米左右处。其次投加方式，省内某水厂前几年由于石灰溶解池采用压缩空气搅拌，石灰溶解不好，导致加矾量明显增加，后改采用搅拌机搅拌石灰溶解池，使得石灰溶解充分，发现加矾量没有增加；有的水厂把石灰投加在配水井中，加矾量增加也较明显。许多水厂生产中发现，加石灰后，合适加矾量值的范围变宽，所以实际加矾量可以降低一些，具体要进一步调节。
4 投加方式
有多种多样，一些县的小水厂，采用压缩空气搅拌石灰池子，导致石灰搅拌、溶解不充分，另外增加了CO2，使得投加管道系统形成许多CaCO3沉淀物。有些在池子中间采用机械搅拌机，也有些全套设备都采用瑞典TOMAL公司的。通过对几家自来水厂的调查，他们所用到的泵大致可以分为三种：螺杆泵、计量泵、离心泵。计量泵的线性特性是最好的，其次是螺杆泵和离心泵，目前使用石灰的水厂大多数采用螺杆泵，主要是考虑石灰容易堵塞泵。中、小型水厂都采用25公斤或500公斤左右的包装袋，切割以后投到搅拌池中或石灰储料罐中，也有少数大、中型水厂把槽罐车中散装的石灰通过车间外的管道输送到车间内的储料罐，这样一方面减轻了操作工人的劳动强度，另一方面避免车间遭到石灰粉尘的污染。
5 存在问题
如果考虑到投入使用石灰的话，从理论上讲，计量泵是最容易堵塞的，一些水厂在使用过程中也发现有泵堵塞的现象，甚至省外某水厂[4]发生石灰浆堵塞计量泵，后改用投加NaOH或Na2CO3，但是，从几家自来水厂的使用过程中不难看出，只要使用得当，计量泵也可以避免出现堵塞情况。我们可以在泵前增加一冲洗水管，在停止加药剂的时候打开冲洗阀，对泵进行5到10分钟的冲洗以防止泵的堵塞，当然，冲洗时间和冲洗周期可以根据不同水厂的要求设计一个比较理想的时间。另外，为保证管路不被堵塞，我们可以在出药口的流量计后加稀释水管，这样的话，就可以大大减少管道堵塞的可能性。计量泵的设备成本和维修成本都远低于螺杆泵。
另外的问题就是使用石灰所产生的渣（主要成分是盐酸不溶物即二氧化硅）的问题，一些水厂的石灰溶解池（罐）底部比较平整，导致池低沉积的渣不容易排放出去，现在一些溶解池底做成锥形，把沉积在锥底的渣通过管道排放到室外池子中，室外池中上层石灰乳浊液可回收利用。
6 结论和建议
投加石灰既能提高PH，又能改善混凝反应，提高出厂水的化学稳定性，减少管网黄水现象的发生，相比其它类型的加碱剂，能节约成本，但在生产应用中应注意以下几个方面：
（1）投加点位置要合适，既不能距离加矾点太近又不能太远，建议最好采用两点投加；
（2）投加量取决于原水ＰＨ值、采用的净水剂类型、投加点的远近及出厂水控制的ＰＨ值；
（3）对加矾量的影响因素有投加点的位置、投加方式等，水厂比较关注矾耗问题，建议水厂多开展一些对比研究工作；
（4）虽然多数水厂为了防止堵塞问题，采用螺杆泵投加，但只要处置得当，可以采用低成本的计量泵投加，大、中型水厂建议采用散装的石灰投加系统；
（5）只要能合理设置排渣措施，不但能解决好排渣问题，而且能回收石灰乳浊液。
参考文献：
[1] 陈义标,周晓燕,徐军等.绍兴市供水管网中黄水产生的原因及其防治对策.给水排水，2004,30（9）：17-20.
[2] 潘海祥. 海水淡化厂供水的黄水现象及应对措施. 中国给水排水, 2008, 24(12):90~92
[3] 中国城镇供水协会. 净水工. 北京: 中国建材工业出版社，2005：181.
[4] 王更国，徐伟志，刘山彪，等. 韶钢生活水厂投加NaOH替代石灰工艺的技术改造. 中国给水排水，2007，23（18）:24~27

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