基于酸碱平衡曝气水垢控制工艺的应用示范研究

作     者：刘迪 

作者单位：西安建筑科技大学 

学位级别：硕士

导师姓名：王社平;卢金锁

授予年度：2022年

学科分类：08[工学] 0815[工学-水利工程] 

主      题：水垢 酸碱平衡曝气 浊垢同除 装备研发 应用示范 

摘      要：饮用水水垢问题普遍存在,不但影响饮用水感官性状,也是用户质疑水质安全性的主要原因之一,用户对此投诉抱怨较多。本研究在酸碱平衡曝气工艺的前期研究基础上,构建水垢等级评价方法,基于五个水垢典型地区的水源水质特征,明确加药量、曝气强度等工艺参数对目标碱度、浊度、沸后浊度等关键水质指标的调控规律;针对陕西省某沸后水垢严重地区的供水工程,通过参数优化实验确定最佳工况,根据水厂现实需求及实际应用场景,开发集约式浊垢同除装备,并验证装备除浊控垢效能及运行稳定性;针对源水为地表水(A、B)和地下水(C、D)的实际供水工程,通过实地开展参数优化与连续流实验,评价酸碱平衡曝气工艺效能及稳定性能,分析其经济效益与健康因素,根据实验中获得的关键参数,结合水厂现有情况,提出切实可行的工艺改造方案,实际解决当地饮用水水垢问题。主要结论如下:(1)酸碱平衡曝气-微絮凝-超滤联用工艺实验表明:聚合氯化铝(PAC)是除浊控垢联用工艺的优选混凝剂,其混凝效果显著强于Fe Cl、Al(SO)和聚合氯化铝铁(PAFC)。加酸量0.20‰和气水比6:1时,工艺控垢效果良好,且曝气后p H能回升至7以上,满足相关水质标准。在此基础上,设计研发集约式浊垢同除装备,并配备PLC自控及智能消毒单元,装备实地运行过程中出水浊度、沸后浊度、碱度等关键指标均满足预期,肉眼感官良好,满足水垢等级I级标准,经济有效地解决了当地饮用水沸后水垢问题。(2)地表水供水工程实地实验表明:当投药量为0.12～0.16‰的盐酸或0.05～0.06‰硫酸,气水比为6:1时,p H值均能在10 min内回升至中性,A供水工程能达到良好的控垢效果;水垢去除率可达90%以上,可显著改善饮用水水垢问题。B供水工程最佳工况为盐酸投加量0.20‰,气水比6:1,前端工艺改造不影响原有工艺,p H值和氯化物均在标准范围内,提出可用于实地改造的前端同步除浊控垢技术方案。(3)地下水供水工程实地实验表明:C供水工程最佳工况为加酸量0.10‰,曝气时间40 min,气水比4:1,结合C水厂现状,拟在原曝气反应池前端新建酸碱平衡曝气池,改造后吨水控垢处理成本0.11元。D供水工程的投药量为0.24‰盐酸,气水比8:1,曝气停留时间20 min,出水p H值回升到7.5左右,水垢去除率90%以上,结合D水厂现状,拟在原有清水池前增设酸碱平衡曝气池,配套建设鼓风曝气房和加药设施,改造后吨水控垢处理成本0.10元。本研究依据酸碱平衡曝气工艺原理,通过工艺参数优化、集约式装备研发、多场景长期现场实验等方式,结合现实需求及应用场景,提出碱平衡曝气及其联用工艺的具体改造方案,推进实际工程落地应用,切实解决饮用水水垢问题,消除用户对水质安全性的质疑,实现提高饮用水品质的目标。