Ca(OH)2在自来水厂的应用分析
2014/12/6 16:21:10

Ca(OH)2在自来水厂的应用分析

摘要:调查得知,由于水源的不同,浙江很大部分水厂的原水取自水库水,而水库水由于其自身原因所具有的特点是:温度低,浊度低,PH值低,具有一定的腐蚀性;稳定性差、溶解性好:水中矿化度低,电解质少,属于软水,其水质溶解性好。因此,针对其特点,我们选择一合适的碱性中和药剂氢氧化钙来有效的提高PH值,并且增加水的矿化度以提高水的稳定性。但是,在应用中也产生一定的问题,主要是在石灰应用中造成管道和泵的堵塞以及石灰本身的残渣。为此,本文综合石灰在自来水厂应用中的优缺点以及对所造成的问题如何解决作相关的阐述。目的是解决石灰所带来的堵塞问题和如何进行除渣以保证自来水厂工艺流程的正常运行。

关键词:管道堵塞;泵堵塞;除渣

Ca(OH)2在自来水厂的应用
氢氧化钙,一种微细的白色粉末,其水溶液呈强碱性。微溶于水,能溶于酸中中和酸性而且价格低廉。也正是因为它的这些特性,使得它在水行业的应用十分广泛。
作为碱性中和剂,氢氧化钠、氢氧化钙都是我们首选的药剂,但是我们必须考虑到其他的一些因素所带来的影响。选择药剂要考虑的主要因素有:价格、用量、储存、输送的难易程度和使用后带来的效果。以价格方面来说,氢氧化钠高于氢氧化钙;从用量来说,根据实验室处理相同溶液所使用的药剂量和水厂统计的实际使用量来看,氢氧化钠也多于氢氧化钙,因此,对比两种药剂的长期使用,氢氧化钠的使用成本将远远高于氢氧化钙;从使用带来的效果来看,由于石灰水是一种悬浮乳液,其溶液中含有悬浮颗粒,并且这些颗粒是易沉淀的,从而增加了水处理中的混凝和沉淀效果,使沉淀池出水浊度降低。上述分析可知,投加石灰可以明显改善和提高水处理混凝效果。氢氧化钙的生成物难溶于水,而氢氧化钠会产生难以沉淀的物品,这对脱水来说又有不同的效果。另外,由于原水的不稳定性和PH值的偏低,我们增加药剂的目的就要考虑到提高水的PH值和稳定性。我们都知道,酸性水很容易对管网造成腐蚀而产生黄水,从而直接影响水处理的效果,投加石灰在提高水PH值的同时产生碳酸钙保护膜和二氧化硅保护膜(如硅酸盐),这样,就可以有效的抑制黄水现象的发生。
下表是我公司生产的石灰的理化指标:

 项目  要求
 氢氧化钙含量/%  ≥90.0
 盐酸不溶物/%  ≤0.8
 细度(0.07mm筛余物)/%  ≤5.0
 水分/%  ≤2
 砷(增加量)/(mg/L)  ≤0.005
 镉(增加量)/(mg/L)  ≤0.0002
 铬(六价)(增加量)/(mg/L)  ≤0.005
 铅(增加量)/(mg/L)  ≤0.001
 汞(增加量)/(mg/L)  ≤0.0002
 银(增加量)/(mg/L)  ≤0.005
 硒(增加量)/(mg/L)  ≤0.001
 氟化物(增加量)/(mg/L)  ≤0.1
 总α放射性/(Bq/L)  ≤0.5
 总β放射性/(Bq/L)  ≤1.0

从表中可以看出,本公司生产的石灰是符合《生活饮用水化学处理剂卫生安全评价规范》(2001)中有关规定的卫生要求的。它的特点是:纯度高,重金属含量低,盐酸不溶物少!

  1. 水厂用到的泵的类型

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。下面对这三种泵在工艺使用中所体现出来的优缺点作简单的介绍。
螺杆泵一般采用单螺杆泵,他的工作原理是:螺杆泵工作时液体被吸入螺纹和泵壳所包围的密闭空间,在螺杆的转动时,螺杆泵密封容积在螺牙的挤压下提高螺杆泵压力,并沿轴向移动,由于螺杆等速旋转,故流量均匀。
螺杆泵的缺点:工作特性对粘度比较敏感,输送介质流量较小。螺杆泵绝不允许在断料的情形下运转,一经发生,橡胶定子由于摩擦,瞬间产生高温而烧坏,因此在使用石灰投入的自来水厂所使用的螺杆建议硬硬密封。另外,水中混入的固体杂质也会对定子造成影响。这样,螺杆泵的使用寿命就会受到很大的影响,理所当然,这样必定会大大提高成本。
离心泵的工作原理是:离心泵所以能把水送出去是由于离心力的作用。水泵在工作前,泵体和进水管必须罐满水形成真空状态,当叶轮快速转动时,叶片促使水很快旋转,旋转着的水在离心力的作用下从叶轮中飞去,泵内的水被抛出后,叶轮的中心部分形成真空区域。水原的水在大气压力(或水压)的作用下通过管网压到了进水管内。这样循环不已,就可以实现连续抽水。在此值得一提的是:离心泵启动前一定要向泵壳内充满水以后,方可启动,否则将造成泵体发热,震动,出水量减少,对水泵造成损坏(简称“气蚀”)造成设备事故!
缺点是:起动前要排空泵内气体,而且不能用于气体输送。液体粘度对泵性能影响大,只能用于粘度近似于水的液体。另外,由于其变频特性,在一定的范围内,相对与螺杆泵来水,它的计量线性比较差点。
计量泵的工作原理:电机通过直联传动带动蜗轮蜗杆副作变速运动,在曲柄连杆机构的作用下,将旋转运动转变为往复直线运动,通过装在泵头上的进出口单向阀的打开和关闭产生一吸一排来达到输送液体的目的.
作用与特点:计量泵无论在常压或高压下,都能在规定的时间内,非常精确地向管道或压力容器内输送各种浓度和一定温度的强腐蚀,对人体有害的各种化学介质.比如:硝酸,盐酸,硫酸,烧碱等等强酸,强碱,弱酸,弱碱或有毒和有腐蚀的各种混合化学液体. 流量精度非常精确,小于0.5%,而且根据生产上的使用流量可以在停机或开机时作无级调节流量的大小. 输送的温度在-30—450摄氏度. 输送粘度为0.3—800平方毫米每秒的不含固体颗粒状的介质(高粘度泵不在此限).
综上比较三种泵在使用中的特点:计量泵的线性特性是最好的,其次是螺杆泵和离心泵。但是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,其次是螺杆泵和离心泵。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。例如:武义壶山水厂和黄岩的新水厂都是使用机械隔膜计量泵,并且,他们已经使用了我们公司所生产的石灰超过一到两年,都没有出现堵塞情况,因此,我们建议在工艺上是可以使用计量泵的。

  1. 石灰的应用的问题的解决方案

一些水厂在使用碱性药剂的过程中,相比于使用氢氧化钙可能导致管道和泵堵塞等问题的出现,从而增加人工成本以及泵的费用,以至于在选药剂上更倾向于氢氧化钠;另外有人会考虑使用氢氧化钙上清液,但是由于氢氧化钙是微溶于水的,在20摄氏度下它的溶解度也就0.165,所以,以上两种方式的成本是可想而知的。相比之下,使用石灰所带来的经济效益是很明显的,同时,它的效果并不比前面的差。唯一顾虑的是,使用石灰可能导致管路、泵阀的堵塞和生成过多的渣料(主要成分为盐酸不溶物二氧化硅)。为此,针对这些问题,我们提出了一些的解决办法。


考虑到使用石灰可能导致管路和泵的堵塞问题,我们提供如下解决办法:如上图,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。在管道的使用上我们认为可以用PVC钢丝增强透明软管(后简称软管)代替硬管,因为软管相对于硬管来说,在水压的作用下具有一定的行变和伸缩效果,这样更能防止在管道内壁积垢,也就更能避免管道的堵塞。另外,软管往往有不同程度的透明,就算有部分堵塞现象出现,我们也可以通过肉眼观察出堵塞部位作针对性处理,甚至截掉堵塞部分也是相当方便的,这些是硬管出现堵塞无法进行的工作。相对于硬管堵塞的检查以及疏通的难度和工作量来说,使用软管更优于硬管。当然,在考虑到使用软管的方便性同时,我们也要考虑到使用软管的可行性,人们往往会考虑到软管的使用寿命,而使用寿命往往体现在软管的老化和耐腐蚀等特性上。但是根据水厂的实际情况,使用软管也不是完全不可能的。甚至,我们也可以提供相关的服务以满足客户的要求。
注:PVC钢丝增强透明软管的特点:耐油、耐酸碱、耐寒(-40度)、防静电。
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,以我们公司的石灰来看,氢氧化钙的含量是超过95%的,因此,一般的自来水厂一天投入使用的石灰量并不会产生过多的渣。就算是认为这样还不够,我们可以考虑在溶液池设计滤渣装置,定时滤渣,值得一提的是,我们所想到的渣也并不是毫无用处,因为自来水厂的原水基本上都是低温低浊水,众所周知,浊度过高或者过低都不利于絮凝沉淀,就如上述低浊水,以前温州地区部分水厂通过投加黄泥来增加水的浊度以达到更好的絮凝效果,而我们石灰产品中的二氧化硅也正好能发挥这样的作用。因为石灰渣中的盐酸不溶物二氧化硅能起到很好的附着核的作用。
结论:在解决了使用氢氧化钙造成的管路和泵堵塞的问题后,以我公司生产的高纯度石灰来说,其产生的渣料相对来说是很少的,再加上通过良好的除渣设施也能保证工艺的正常进行。经总结投加石灰有如下优点:
1、有效提高水中的PH值。
2、与同类药剂相比,能大大降低投加碱剂的成本。
3、提高了出厂水的稳定性。

 


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