石灰、氢氧化钠、碳酸钠用于水厂调节PH的对比试验研究

度明显升高）。本试验分别进行 前投加和后投加试验。
1、前投加碱烧 杯混凝搅拌 试验
前投加碱烧杯混凝搅拌试
表2 前 投加氢 氧化 钠烧 杯混 凝搅 拌试 验结 果
源自文库
氢氧化钠加量（mg/L） 0.5
1
2
3
4
5
混凝前PH
7.05
7.24
7.72
8.14
8. 54
9.01
混凝后PH
6.98
7.12
7.34
7.48
表5（续） 一期投加碱试验结果
反应池 8.7 0. 50 0. 08
沉淀池 8.6 -0.10
滤后水（未加氯） 7.3
<0. 05 0.04
滤后水（已加氯） 7.2
< 0.05 0. 03
表6 后投加氢氧化钠烧杯试验结果
N aOH
0
0.5
1
1.5
2
2.5
3
3.5
4
(mg/L)
PH
6.61 6.73 6.82 6.98 7.16 7.34 7.52 7.85 8.18
滤后水（已加氯） 6.80 <0. 05 0.01
8.3，滤后水的亚硝酸盐氮含量则 为 <0.0 01m g/L ；这 说 明了 在 不同 的待 滤水的 PH 条件下， 砂滤池 表层的生物膜发生不同的生物化 学作用，从而进一步影响滤后水 的PH。
（3）石灰的投加 量越大，
混凝沉淀 后的PH越 高，但余 铝 浓度却呈增高趋势。这与烧杯混 凝试验的结果吻合。
2、 前投加碱中试试验
外，对于低碱度的原水，可能还 的碱度。
前投加碱中试试验即利用两
有一定的助凝作用，但缺点可能 是消耗较多的药剂；后投加在滤 后水中投加，后投加可能相对消 耗较少的药剂，但对后期的加氯 消毒作用有一定的影响，且后投 加基本无法直接使用石灰作为调 节剂（后投加石灰后可使出水浊
表1 前投加石灰烧杯混凝搅拌试验结果
2HNO2 + H2O － 2HNO3 为了证明上述推测，进行 了以下对比试验：在中试试验 未投加 石灰时， 待滤水的PH为 7.0，滤 后水的亚硝 酸盐氮含量 为0.010mg/ L；同时，在中试试 验投加 石灰时， 待滤水的PH为
前投加氢氧化钠混凝前后 PH 变化情况
混凝前 PH 混凝后 PH
前投加氢氧化钠混凝后浊度的变化情况 系列 1
有较明显的去除作用，主要原因 为砂滤池表层的亚硝酸菌将氨氮 氧化为亚硝酸（亚硝化作用）。 亚硝酸 的生成为 滤后水PH下降 的另一主要原因：
2NH3 + 3O2 － 2HNO2 + 2H2O
（2）石灰的投加量越大， 待滤水 的PH 越高，但 经砂滤池 过滤后 滤后水的 PH下 降率（相 对于待 滤水的PH）越 大。主要 原因可能为：在待滤水较高的 PH 条件下， 砂滤池表 层的生物 膜除了发生上述亚硝化作用外， 还存在以下硝化作用：
1、投加碱 调节剂，提 高原 物，在偏碱性的条件下，聚合氯
反 应前投加 碱， 前 投加和后投 水 P H ， 经 混凝 沉 淀 后 ， P H 降 化铝的水解产物的溶解度增加，
加各有其优缺点。据相关的研究 低。这主要的原因可能为聚合氯 从而增加了水中铝离子的浓度。
报 道，前 投加除了 可以调节 PH 化铝水解后产生H+，消耗了水中
石灰加量
0
1
2
3
4
5
6
7
8
（mg /L ）
混凝前PH 6.86 7.26 7.60 8.13 8.62 8.79 8.97 9.09 9.20
混凝后PH 6.82 7.10 7.38 7.56 7.82 8.03 8.38 8.57 8.66 余浊(NTU) 3.82 2.96 2.73 2.40 2.10 2.01 1.82 1.96 1.89 余铝(mg/L) 0.02 0.02 0.03 0.04 0.07 0.08 0.08 0.09 0.10
前投加氢氧化钠混凝后铝的变化情况 余铝
氢氧化钠投加量（mg/L）
图4 前投加氢氧化钠烧杯混凝 搅拌试验 PH的变化情况
氢氧化钠投加量（mg/L）
图5 前 投加 氢氧 化钠烧 杯混 凝 试验 浊度的变化情况
氢氧化钠投加量（mg/L）
图6 前投加氢氧化钠烧杯混凝 试验余铝的变化情况
1 6 水工业市场 2 00 9年第1 1期
A待滤水 7. 3 7. 66 0. 12
A砂滤后水 6. 9 0. 55 0. 04
B待滤水 7. 3 8. 05 0. 12
B砂滤后水 7. 3 0. 37 0. 11
全相同，即网格絮凝—平流沉
技
淀—石英砂过滤。试验时选择
术
一、二期进行对比，其中二期未
应 用
投加石灰，一期在投加聚合氯化
探
铝前投加不同量的石灰，以了解
我
国
给
水
深
度
处
表3 前投加碳酸钠烧杯混凝搅拌试验结果
降低。
理
碳酸钠加量（mg/L） 混凝前PH 混凝后PH 余浊(N TU)
1
3
6
10
14
18
7.06 7.27 7.62 8.19 8.70 8.95
6.91 7.15 7.36 7.60 8.11 8.33
3、前投加碱生产试验
发
前投加碱生产试验选择在某
①水中的有机物一般分为含 氮有机物和不含氮有机物。不含 氮有机物在嫌气条件下被微生物 所分解而产生发酵作用，如糖类 转化为洒精，其反应如下：
C6H12O6 － C2H5OH + CO2 在好气条件下，被微生物所 分解而产生氧化作用，如乙醇转 化为乙酸，其反应如下： C2H5 OH + O2－ CH3COOH + H2O 上述反应的产物C H3C OOH 和CO2均消耗水的碱度，使PH降 低。 ②含氮有机物如受微生物等 作用，能引起氮的转化，如尿素 受微生物的作用，先分解成碳酸 铵，再分解成氨。氨在亚硝酸菌 的作用下进一步氧化成亚硝酸。 从表4来看，待滤水的氨氮 为0.50mg/L，滤后水的氨氮为 <0 .0 5m g /L ， 说 明 砂 滤 池对 氨 氮
展 现
3.00 2.78 2.59 2.30 1.97 1.86
水厂进行，其中分为独立运行的
状
余铝(mg/L)
0.09 0.10 0.11 0.12 0.15 0.17
一、二期生产线，其工艺流程完
及
表4 前投加碱中试试验对比结果（石灰投加量3mg/ L）
PH 浊度( NTU) Al ( mg/ L)
和生产试验结果均表明，前投加 碱后 滤后水PH下 降的主 要原因 为滤池表层生物膜作用的结果。
PH 氨氮（mg/L） 铝（mg/L）
表4 （续 ） 二期 未投 加碱 试验结 果
反应池 7.0 0. 40 0. 03
沉淀池 7.0 0.50 0.02
滤后水（未加氯） 6. 85 <0.05 0. 01
（4）石灰的投加量越大， 混凝沉淀 后的PH越 高，待滤 水 的余铝浓度呈增高趋势。但经砂 滤池过滤后滤后水的余铝进一步
二、后投加碱试验 后投加碱试验为滤后水加 碱调 节PH的试验 。由于 条件所 限，后加碱试验仅以出厂水进行 了氢氧化钠和碳酸钠的烧杯投加 试验。试验结果如下： 从 表 6、 表7 可 以看 到 ：将 出 厂水 调到相同 的PH，氢 氧化钠 的耗量远小于碳酸钠。
表7 后投加碳酸钠烧杯试验结果
Na CO
23
0
1
2
3
4
5
6
7
8
(mg/L)
PH 6.60 6.62 6.68 6.76 6.84 6.95 7.03 7.25 7.37
从烧杯混凝试 验 结 果 （表 1、 2 、 3 ） 可 以 查 到 ， 相 应 的 三 种碱调节剂的投加量为：石灰 6 mg/L，氢氧化钠5 mg/L，碳酸钠 18mg /L 。
余浊
前投加石灰混凝后铝的变化情况
mg/L）
铝（ 余
余铝
石灰投加量（mg/L）
石灰投加量（mg/L）
石灰投加量（mg/L）
图1 前投加石灰烧杯混凝搅拌 试验PH的变化情况
图2 前 投加 石灰 烧杯 混凝 搅拌 试验浊度的变化情况
图3 前投加石灰烧杯混凝搅拌 试验余铝的变化情况
组平行的中试装置，模拟水厂生 产工艺，中试装 置的 工艺 流程 为：混凝反应—斜板沉淀—石英 砂过滤。其中分A、B两组。A组 所用的石英砂为水厂实际生产中 所用的石英砂（即取自水厂滤池 的石英砂），B 组所用的石英砂 为新的石英砂（即未使用过的石 英砂）。
从表4中试结果可以看到：当 滤层存在生物膜时（A组），滤 后水的PH、氨氮、铝均有较明显 的降低趋势。当滤层不存在生物 膜时（B组），则滤后水的PH、 氨氮、铝与待滤水基本相同。综 合上述烧杯混凝搅拌试验及中试 结果，可以小结如下：
（1）投加石灰 后，待滤水 （沉淀池）经砂 滤池 过滤 后， PH 进一步降 低。这可 能与滤砂 表层的生物膜所发生的生物化学 作用有关：
我
国
给
水
深
度
处
理
发
石灰、氢氧化钠、碳酸钠用于水厂
展 现
状
调 节 PH的 对 比 试 验 研 究
及 技
术
文 / 陈明 ( 广东东莞东江水务有限公司)
应
用
探
某 水 厂 原 水取 自 河 流 地表 验即 在实验室利用六联搅拌试
2、碱调节剂的投加量越
讨
水 ，其 PH为 6.9 —7.1， 碱度为 验机 ， 模拟 水厂 生 产中 的混 凝 大 ， 混 凝 沉 淀 后 PH 的 下 降 率
7. 69
8.29
余浊(N TU )
2 .66
2 .55
2.30
2 .13
1. 68
1.62
余铝(mg /L)
0 .0 7
0 .08
0.0 9
0 .11
0. 13
0.1 7
1 5 水工业市场 20 09 年第11 期
专题
前投加石灰混凝前后 PH 变化情况
混凝前 PH 混凝后 PH
前投加石灰混凝后浊度的变化情况 余浊（NTU）
三、加碱调节PH的成本核算 1、前加碱调节PH的成本
图7 前投加氢氧化钠烧杯混凝 试验 PH的变化情况
图8 前投加氢氧化钠烧杯混凝 试验浊度的变化情况
图9 前投加氢氧化钠烧杯混凝 试验余铝的变化情况
1 7 水工业市场 2009年第11期
专题
PH 氨氮（mg/L） 铝（mg/L）
表5 一期投加碱试验结果
的化学稳定性。
节剂，试验结果如下。
剂的投加量越大，混凝沉淀后的
从 表 1 、 表 2 、 表 3 和 相 对 PH越大，余浊越小，但余铝浓度
一、前投加碱试验
应的曲线 图（图1-图9） 可以看 却呈增高趋势。主要的原因可能
水 厂加 碱调 节P H分 为前投 到：
为：由于铝的化合物为两性化合
加和后投加。前投加碱即在混凝
20—40mg/L(以碳酸钙计)之间， 反应 、 沉淀 过程 。 试验 用水 取 （ 相对于混 凝前的 PH ）越大。
属低矿化度、低碱度、偏酸性。 自上述某水厂的原水，浊度为50 主要的原因可能为聚合氯化铝在
原水经常规工艺处理后其出厂水 NTU左右。试验时用聚合氯化铝 不 同的P H条件 下生成 不同的水
0. 21 0. 50
0. 21
从表 5的 生产性试 验结果来
0. 45
看，与中试结果基本一致。 中试
表4（续） 前投加碱中试试验对比结果（石灰投加量3mg/ L）
PH Al ( mg/ L)
A待滤水 8. 8 0. 25
A砂滤后水 7. 3 0. 06
B待滤水 8. 8 0. 25
B砂滤后水 8. 4 0. 25
的P H进一步降低，一般在6.5— 作混凝剂，其投加量均为5mg/L 解产物，不同的水解产物产生不
6.7之间。因此，在水处理过程中 （按商品量计，三氧化二铝有效 同量的H+。
有必要投加碱调节剂，以提高出 含量约为30%左右），分别用石
3、在相同的聚合氯化铝的投
水 的碱度 和PH ，从而 增强出水 灰、氢 氧化钠 ，碳酸钠 作P H调 加量条件下（5mg/L），碱调节
讨
表4（续） 前投加碱中试试验对比结果（石灰投加量3mg/ L）
PH
A待滤水 8. 6
A砂滤后水 7. 1
B待滤水 8. 6
B砂滤后水 8. 3
在不同量石灰下的投加效果，试 验结果如下（表5依次为增加石 灰投加量的测试结果）。
Al ( mg/ L) NH- N( mg/ L)
3
0. 21
0. 04
滤后水（已加氯） 6.9 <0.05 0.01
PH 氨氮（mg /L ） 铝（mg/L）
表5（续） 一期投加碱试验结果
反应池 8. 3 0.40 0.08
沉淀池 8.3 0.40 0.10
滤后水（未加氯） 7.3 0.05 0.04
滤后水（已加氯） 7. 2 0.05 0.03
PH 氨氮（mg /L ） 铝（mg/L）
反应池 7.3 0.45 0.09
沉淀池 7.3 0.50 0.08
滤后水（未加氯） 6.9
<0. 05 0.02
滤后水（已加氯） 6.85 <0.05 0.01
表5（续） 一期投加碱试验结果
PH 氨氮（mg /L ） 铝（mg/L）
反应池 7. 8 ---
沉淀池 7.6 0.40 0.07
滤后水（未加氯） 7.1 < 0.05 0.03