無(wú)機聚合物絮凝劑有:堿式聚合氯化鋁(PAC),聚合硫酸鋁(PAS),聚合硫氯化鋁(PACS)以及聚合硫酸鐵(PFS)等。其中最有代表性的PAC和PAS具有對原水水質(zhì)變化適應性廣,混凝凈化效果好,藥劑成本低等特點(diǎn)。
給水處理中,在絮凝藥劑投加控制和絮凝劑的使用方面,我國還處于一般水平。主要反應在絮凝劑的品種少、質(zhì)量低。在國外,特別是作為原水調質(zhì)而采用的助凝劑較為普遍。我國這方面差距較大。在藥劑自動(dòng)投加方面,大部分水廠(chǎng)正處于起步階段。對于國外先進(jìn)的自動(dòng)控制工藝,我國已開(kāi)始致力于引進(jìn)和研究。
1、絮凝劑和助凝劑的使用情況
目前國內外大部分凈水廠(chǎng)采用的絮凝劑仍鋁鹽和鐵鹽最為普遍。我公司主要使用鐵鹽絮凝劑,如三氯化鐵、硫酸亞鐵、氯化硫酸亞鐵。
近幾年來(lái),國外正研制和開(kāi)發(fā)應用新型高效絮凝劑方面進(jìn)展很快。引人注意的是兩類(lèi)絮凝劑。一類(lèi)是無(wú)機聚合物絮凝劑;另一類(lèi)為有機高分子聚合物絮凝劑。
無(wú)機聚合物絮凝劑有:堿式聚合氯化鋁(PAC),聚合硫酸鋁(PAS),聚合硫氯化鋁(PACS)以及聚合硫酸鐵(PFS)等。其中最有代表性的PAC和PAS具有對原水水質(zhì)變化適應性廣,混凝凈化效果好,藥劑成本低等特點(diǎn)。日本在給水處理中使用PAC的普遍程度已超過(guò)了硫酸鋁。據有關(guān)資料介紹我國也有部分水廠(chǎng)應用。
從八十年代開(kāi)始,各國對有機高分子絮凝劑的研究與應用非常重視。目前應用最多的是聚丙烯酰胺類(lèi)。一般根據其作用不同分為陰離子型、陽(yáng)離子型與非離子型。有機高分子絮凝劑具有用量少、絮體大、污泥少等優(yōu)點(diǎn)。因而發(fā)展迅速。但對其毒性,各國學(xué)者看法不一,在飲用水中使用需慎重。日本對之的應用也只是在硫酸鋁處理效果不理想時(shí)作為輔助方法。英、美國家對高分子絮凝劑的使用做了最大用量的規定。美國對硫酸鋁和陽(yáng)離子聚合物的組合使用越來(lái)越廣泛,因為這不僅減少藥劑用量,降低泥量,而且還增加絮體的物理強度,這對高速過(guò)濾是必需的。陰離子型和非離子型聚合物也常用作助凝劑和助濾劑。有機高分子絮凝劑在我國的應用目前僅限于高濁度水的局部地區。
我國目前采用的主要助凝劑是無(wú)機活化硅酸,其作用是增加絮凝劑的骨架強度,改善絮體結構。尤其是對低溫低濁水的處理較為有效。我國使用該種助凝劑已有四十多年的歷史和經(jīng)驗。其次是氯作為助凝劑,其作用是采用預氯化法破壞起干擾混凝作用的有機物,改善混凝效果。同時(shí)用氯將硫酸亞鐵氧化為高價(jià)鐵,提高混凝劑的凈化效果。但對受污染的原水,易生成以三鹵甲烷為代表的鹵代有機化合物。該類(lèi)物質(zhì)具有致突變活性,因此有待于深入分析和研究。
2、絮凝劑的控制投加
絮凝控制技術(shù)是凈化處理的重要環(huán)節,因此如果控制不好,既不能達到預定的水質(zhì)要求,又導致藥劑的浪費。我們目前大部分凈化水廠(chǎng)仍沿用化驗室燒杯攪拌試驗確定投加率與經(jīng)驗投加相結合的方式,人工操作投加。該方法的缺點(diǎn)是不能滿(mǎn)足連續運行的需要,也就不能隨水質(zhì)水量的變化而及時(shí)調整投加量。
同時(shí)由于在化驗室內做燒杯攪拌試驗與實(shí)際生產(chǎn)中的水力條件差距較大,因此提供的投加率僅能作為實(shí)際投加的參考值,不僅不準確,還帶來(lái)檢驗投加效果的滯后性。為了解決這些問(wèn)題,近幾年來(lái)我國有的水司研究應用模擬濾池法控制混凝藥劑的投加,結果表明可達到自動(dòng)控制投加,及時(shí)調整藥劑之目的,可節約藥劑10~20%。但由于模擬水力條件和生產(chǎn)實(shí)際的差距,必須及時(shí)修正相關(guān)關(guān)系,否則將影響投加準確性。當前國外貸款項目基本采用該種方法,國內應用尚不廣泛。
在藥劑自動(dòng)投加控制方面國內還先后研究與應用過(guò)建立前饋數學(xué)模型實(shí)現計算機自動(dòng)控制投加?;究刂茀涤性疂岫?、水溫、PH值或堿度、氨氮、耗氯量、水量等6項?;具_到根據原水水量及水質(zhì)變化及時(shí)準確改變投加量。在此基礎上又發(fā)展出建立前饋與后饋數學(xué)模型實(shí)現計算機優(yōu)化自動(dòng)控制系統。該方法是在前饋數學(xué)模型的基礎上,又根據沉淀池出水與濾池出水濁度建立后饋控制的數學(xué)模型。這是國內外比較先進(jìn)的優(yōu)化自動(dòng)控制方法。上述建立數學(xué)模擬法的關(guān)鍵是要建立實(shí)用可靠的數學(xué)模型和采用多種準確可靠的連續傳感器與投加設備。由于國內連續檢測儀表與投加設備質(zhì)量不過(guò)關(guān)以及在建立數學(xué)模型方面所需原始資料準確程度的差異和內容的短缺,使該項技術(shù)實(shí)施比較困難,不能得到廣泛的應用。
目前國外投藥控制發(fā)展趨勢已由多參數控制向單因子控制方向發(fā)展,因為單因子控制不要求建立較復雜的數學(xué)模型,連續檢測傳感器單一,管理維護方便。近幾年來(lái)這一技術(shù)發(fā)展很快,出現了流動(dòng)電流投藥控制系統和絮凝控制在線(xiàn)檢測儀(也稱(chēng)Eloo-nate連續探測器)。
流動(dòng)電流(SCD)投藥控制系統是國際上八十年代開(kāi)始應用的一項新技術(shù),它是傳統技術(shù)上的一個(gè)發(fā)展,是混凝投藥控制技術(shù)的重大突破。該技術(shù)是依據混凝理論而產(chǎn)生的?;炷碚撜J為向原水中投加絮凝劑,使水中膠體雜質(zhì)脫穩,調節混凝劑的投加量改變膠體的脫穩程度,使之利于后續沉淀。而描述膠體脫穩程度的重要指標是ζ電位,以ζ電位為因子控制混凝劑則成為一種根本性的控制方法。而投藥后水體剩余絮凝顆粒的流動(dòng)電流與ζ電位呈線(xiàn)性相關(guān),因此測其流動(dòng)電流能克服測ζ電位的困難,并能反映水體中膠體的脫穩程度。此項技術(shù)是由美國的Gerdes于1966年發(fā)明的,并開(kāi)始了對流動(dòng)電流控制混凝投藥的研究。直至1982年在美國將超聲波技術(shù)應用于流動(dòng)電流檢測器,成功地解決了傳感器表面的清洗和微粒“膜”及時(shí)更換問(wèn)題,使該技術(shù)趨于完善與實(shí)用化。
目前美國、英國已有數百家水廠(chǎng)應用流動(dòng)電流技術(shù)控制混凝收到良好效果。從美國對該技術(shù)的一項調查表明,原水濁度在10~5000ntu變化,水量變化范圍最低為10%,最高達100%時(shí)應用該技術(shù)收到良好的混凝效果,平均節約藥劑15~30%,證明該技術(shù)是成功的。流動(dòng)電流(SCD)探測器的使用方法是按生產(chǎn)要求的沉淀水濁度確定一個(gè)流動(dòng)電流值。稱(chēng)為控制系統給定值,計算機控制中心將流動(dòng)電流的實(shí)測值與給定值比較,據此調整投藥裝置的運行工況,從而改變混凝劑的投量,最終取得具有理想沉后濁度的水。但該儀器在取樣系統的可靠性上存在較多的問(wèn)題。主要是由于取樣管堵塞造成的,此外需要定期檢查與調整SCD控制給定值,使之始終處于最佳狀態(tài)。其次該方法對于采用有機陰離子高分子絮凝劑時(shí)是不適用的。
流動(dòng)電流給定值抓住了影響混凝的主要因素,其它水質(zhì)、水量、藥劑、效能等因素的變化都可體現流動(dòng)電流單一因子的變化上,從而實(shí)現了混凝投藥的單因子自動(dòng)控制。該方法尤其對舊水廠(chǎng)的改造更具有實(shí)用價(jià)值,它不僅解決了水廠(chǎng)投藥自動(dòng)控制問(wèn)題,而且對提高水廠(chǎng)的社會(huì )經(jīng)濟效益起到主要作用,同時(shí)將對水處理工藝技術(shù)的進(jìn)步和現代化進(jìn)程起積極的推動(dòng)作用。目前我國已開(kāi)始研制該種儀器的工作。
最近英國水研究中心和倫敦大學(xué)研究人員聯(lián)合研制了一種新的絮凝控制在線(xiàn)檢測儀器(FIOC mate探測器)。該儀器根據水中流動(dòng)懸浮膠體產(chǎn)生的濁度波動(dòng),極靈敏地顯示絮體形成狀態(tài),可在實(shí)驗室或現場(chǎng)條件下確定最佳投藥量。該方法認為絮凝劑投入水中后在水解生成的氫氧化物沉速至最大時(shí),投藥量為最佳。投藥后氫氧化物生成時(shí),初始濁度會(huì )升高,但隨著(zhù)絮凝體的形成濁度又下降,初始濁度為最大值時(shí)的投藥量可認為是絮凝最佳投藥量,因此該儀器把光學(xué)方法和微訊息處理計結合使用,連續測定加藥后水中絮體的實(shí)際情況,同時(shí)直接調節混凝劑的投量和調整PH值,從而獲得最佳混凝效果。該儀器還特別適合于投藥閉路控制系統。
根據檢測器輸出的信號,利用微機內的優(yōu)選公式,逐步調整混凝劑投加量,直到最佳值為止。正確選擇混凝劑投加量和PH值將大幅度節省藥劑用量,幾個(gè)月內即可償還投資費用,同時(shí)對提高出水水質(zhì),減少供水干管的污垢有很大的社會(huì )效益和經(jīng)濟效益。預計該種儀器將有廣闊的應用前景。
上述兩種單因子自動(dòng)控制絮凝檢測儀是國外先進(jìn)技術(shù),我國正起步研究,尚未有應用實(shí)例。因此今后應上述技術(shù)進(jìn)行積極的引進(jìn)和研究,根據我國國情和水質(zhì)因素,提出可靠的控制方法,以縮小我國在混凝控制方面與國外先進(jìn)水平的差距。
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