[发明专利]一种高pH原水处理过程中控制残余铝浓度的设备及方法

说明书

技术领域

本发明属于水处理技术领域，特别涉及一种高pH原水处理过程中控制残余铝浓度的设备及方法。

背景技术

临床医学和环境医学研究表明：摄入过量的铝会干扰人体大脑的记忆功能，导致老年痴呆症；铝在骨骼中积累，会致骨软化；过量的铝还会引起消化功能紊乱，妨碍磷、钙代谢，引起多种疾病。从健康、安全、卫生、可行等角度出发，世界各国对饮用水中的铝浓度均做出了严格的要求。例如，世界卫生组织（WHO）规定饮用水中的铝浓度≤0.20mg/L。美国、英国、德国、比利时等国家对水中铝浓度限制更加严格，规定水中铝浓度≤0.05mg/L。我国2006年修订的《生活饮用水卫生标准》（GB5749-2006）中规定铝的标准限值为0.2mg/L。

铝作为地壳中含量最多的金属元素之一，可与水中物质发生物理化学反应，生成不同形态的含铝化合物。天然水体中，铝基本上以悬浮颗粒态存在，溶解态的铝含量极少。天然水体中颗粒态、溶解态的含铝化合物随水厂原水进入到整个水处理系统中。研究表明，水中残余铝主要来源于铝盐混凝剂的使用，且水中残余铝主要以溶解态铝为主，外加极少量的颗粒态铝。在应对由于混凝剂使用不当造成的出厂水残余铝浓度偏高的风险时，常用的方法是使用铁盐混凝剂代替铝盐混凝剂、采用铁铝复合型混凝剂、投加助凝剂改善混凝条件、采用碱化度较高的高分子混凝剂等；此外，控制混凝沉淀出水浊度、沉淀池出水pH也是控制水中残余铝浓度的重要手段。

目前主要存在三种混凝剂，分别为：（1）以水玻璃、氯化镁或硫酸镁、硫酸铝或氯化铝、铝酸钠聚合而成的混凝剂，混凝搅拌反应后出水总铝浓度接近0.1mg/L，满足生活饮用水卫生标准；但是该混凝剂存在制备工艺复杂、对制备反应条件要求严格，所用生产原料组分较多，成本较高的问题。（2）以高聚聚硫氯化铝作为混凝剂，使用该方法合成的低残余铝混凝剂，用量与传统聚合氯化铝相比，混凝剂投加量减少20%以上，但其制备过程中要在室温条件下陈化5天才能获得稳定的高聚聚硫氯化铝，生产周期长，不利于商业化生产，适用性不好。（3）以高碱化度聚合多离子复合作为混凝剂，可以有效降低混凝剂投加量，节约了水处理成本；但是所用原水的pH要求非常高，必须在6.9-7.8之间。由于氢氧化铝是典型的两性氢氧化物，pH=7.5时，氢氧化铝以稳定的沉淀物形态存在。当pH<7.5和pH>7.5时，Al(OH)₃沉淀水解生成铝离子和偏铝酸根离子，导致水中残余铝浓度升高。当水厂进厂原水pH>8.0时，该混凝剂也无法解决出厂水残余铝浓度偏高的问题。

因此，水处理技术领域急需一种无需制备混凝剂、工艺简单、生产周期短、成本低，降低高pH原水中残余铝含量，适用性强的高pH原水处理过程中控制残余铝浓度的设备及方法。

发明内容

本发明提供了一种高pH原水处理过程中控制残余铝浓度的设备及方法，技术方案如下：

一种高pH原水处理过程中控制残余铝浓度的设备，包括：二氧化碳投加控制单元、pH在线监测单元和数据储存及控制单元，并且数据储存及控制单元与二氧化碳投加控制单元、pH在线监测单元相连接；

二氧化碳投加控制单元，包括储液罐、减压阀、气体流量计、直行程电动调节阀和水射器；并且储液罐通过管道与水射器相连接，在管道上依次设置有减压阀、气体流量计、直行程电动调节阀，直行程电动调节阀与数据存储及控制单元相连接，水射器与外置高pH原水管道相连接；

pH在线监测单元，包括2台及2台以上的pH在线监测仪表，分别安装在进厂原水管道、与进厂原水管道相连接的沉淀池出口管道上，多台pH在线监测仪均与数据存储及控制单元相连接；

数据储存及控制单元，包括中央处理器、储存器、信号输入/输出端口和显示器，并且中央处理器分别与储存器、信号输入/输出端口、显示器、2台pH在线监测仪、直行程电动调节阀相连接。

优选的，在上述的一种高pH原水处理过程中控制残余铝浓度的设备中，pH在线监测仪为2台时，1台安装在进厂原水管道上，另一台安装在与进厂原水管道相连接的混凝沉淀池出口管道上，均与中央处理器相连接。

优选的，在上述的一种高pH原水处理过程中控制残余铝浓度的设备中，直行程电动调节阀的阀芯为针形阀芯。

一种高pH原水处理过程中控制残余铝浓度的方法，其中，包括如下步骤：

步骤一，通过安装在水厂的进厂原水管道、沉淀池出口管道处的2台pH在线监测仪表检测原水和混凝沉淀出水的pH值；