CN112919607B - 一种废水pH值的调节方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开的一种废水pH值的调节方法，首先根据历史的酸碱量数据预估出当前的酸碱量，将预估的酸碱量加入再生水中确定再生水中H⁺和OH^‑的摩尔数，然后确定失效混床中NH₄ ⁺浓度c以及阳树脂中NH₄ ⁺的摩尔数，最后根据H⁺的摩尔数和NH₄ ⁺的摩尔数确定补充加碱量M，通过在再生水中补充加碱量M的碱，中和掉再生废水中多余的酸，达到将再生废水pH提高至混凝最佳pH的要求，在再生塔中加入碱相较于加在废水池中在不增加药量的同时，能够提高再生度，提高了再生后树脂的交换容量。

Description

一种废水pH值的调节方法

技术领域

本发明涉及废水处理领域，具体为一种废水pH值的调节方法。

背景技术

工业废水池中加碱在电厂废水处理中得到了广泛的应用，混凝效果好坏是水处理时重要的控制对象，它受到各方面的影响，如水的pH值，水温，水中的杂质成分，加药量等，其中水的pH值对混凝效果影响很大，pH值的大小直接关系到选用药剂的种类、加药量和混凝沉淀效果。水中H⁺和OH^-参与混凝剂的水解反应，因此，pH值严重的影响混凝剂的水解速度、产物的存在形态与性能。

以铝盐为例，铝盐的混凝作用是通过生成AL(OH)₃胶体实现的，在不同的pH值下，Al³⁺的存在形式不同。当pH＜4时，Al(OH)₃溶解，以Al³⁺存在，混凝除浊效果极差。一般来说，在低pH值时，高电荷低聚合度的多核配合离子占主要地位，起不了粘附、架桥、吸附的作用。在pH＝6.7～7.5时，聚合度很大的中性Al(OH)₃胶体占绝对多数，故混凝效果好。当pH＞8时，Al(OH)₃胶体又重新溶解为负离子，生成AlO^2-，混凝效果又很差了。高分子絮凝剂受pH值影响较小。水的碱度对pH值有缓冲作用。当碱度不够时，应在水中加入碱，控制pH在6-9范围内。

火力发电厂的工业废水呈酸性，以某火力发电厂为例，在再生中加入的盐酸远大于氢氧化钠，这是导致废水呈酸性的最主要原因，因此废水中加碱是普遍存在的，现有技术下，再生过程中只关注了再生质量，没有关注废水排放需求，导致火电厂废水中必须额外加碱才能达到排放标准处理时的pH,因此碱通常在废水处理时的絮凝槽中添加以达到提高pH的效果。但此种方式加碱，除了提高废水pH之外，没有其他方面的作用，在一定程度上增加了成本，造成了浪费。

发明内容

针对现有技术中废水pH过低导致的混凝效果差的问题，本发明提供一种废水pH值的调节方法，通过在再生水中加碱，中和掉再生废水中多余的酸，实现废水pH值的调节。

本发明是通过以下技术方案来实现：

一种废水pH值的调节方法，包括以下步骤：

步骤1、根据历史时间段的酸碱量数据预估当前再生塔的加酸量A和加碱量B；

步骤2、根据预估的加酸量A和加碱量B，以及酸浓度a％和碱浓度b％，分别确定再生水中H⁺的摩尔数C和OH^-的摩尔数D，根据H⁺的摩尔数C和OH-的摩尔数D确定再生水的酸碱性，当再生水为酸性时，执行步骤3；

步骤3、获取高速混床运行状态低压加热器出口水的电导率，确定失效混床中NH₄ ⁺浓度c；

步骤4、根据高速混床处理水的额定量，并结合NH₄ ⁺浓度c确定失效阳树脂中NH₄ ⁺的摩尔数；

步骤5、根据H⁺的摩尔数和NH₄ ⁺的摩尔数确定补充加碱量M；

步骤6、将补充加碱量M对应的碱加入再生水中，完成废水pH值的调节。

优选的，步骤1中预估当前再生塔的加酸量A和加碱量B的方法如下：

获取电厂再生塔历史时间段的加酸和加碱量，并分别求加酸和加碱量的均值，得到预估的当前再生塔的加酸量A和加碱量B。

优选的，步骤2中H⁺的摩尔数C和OH^-的摩尔数D的确定方法如下：

H⁺的摩尔数：加酸量A*酸浓度a％÷36.5＝C

OH^-的摩尔数：加碱量A*碱浓度b％÷40＝D

优选的，步骤3中通过电导率表获取加氧模式下通过加氨水控制的给水电导率SC。

优选的，步骤3中给水中NH₄ ⁺浓度c的确定方法如下：

13.2*SC²+62.7*SC＝NH₄ ⁺浓度c

其中，SC为给水电导率。

优选的，步骤4中确定失效阳树脂中NH₄ ⁺的摩尔数的表达式如下：

NH₄ ⁺浓度c*树脂所能处理水的额定量÷(铵根离子质量分数)＝NH₄ ⁺的摩尔数。

优选的，步骤5中补充的加碱量M的确定方法如下：

(H⁺的摩尔数-NH₄ ⁺的摩尔数)*碱的质量分数÷碱浓度b％＝M。

优选的，步骤6中通过再生塔加入再生水中。

与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：

本发明提供的一种废水pH值的调节方法，首先根据历史的酸碱量数据预估出当前的酸碱量，将预估的酸碱量加入再生水中确定再生水中H⁺和OH^-的摩尔数，进而确定再生水的酸碱性，再生水为碱性时，确定给水中NH₄ ⁺浓度c、树脂所能处理水的额定量、失效树脂中NH₄ ⁺的摩尔数，最后根据H⁺的摩尔数和NH₄ ⁺的摩尔数确定补充加碱量M，通过在再生水中补充加碱量M的碱，中和掉再生废水中多余的酸，达到将再生废水pH提高至混凝最佳pH的要求，在再生塔中加入碱相较于加在废水池中在不增加药量的同时，能够提高再生度，提高了再生后树脂的交换容量。

具体实施方式

下面对本发明做进一步的详细说明，所述是对本发明的解释而不是限定。

一种废水pH值的调节方法，包括以下步骤：

步骤1、根据历史时间段的酸碱量数据预估当前再生塔的加酸量A和加碱量B。

具体的，根据火电专业反事故措施标准汇编规定，再生剂质量以及再生水平应满足如下设计要求：

1、阳树脂再生剂为工业盐酸时，再生水平不宜小于150kg/m³(100％HCl)。

2、阴树脂再生剂为氢氧化钠时，再生水平不宜小于150kg/m³(100％NaOH)。

由上述规定可知混床中阴阳树脂为1:1时，再生剂每平方米树脂酸碱用量相等，而在实际情况中阳树脂和阴树脂的比例为3:2～2:1，在各个厂每次树脂再生过程中，加入的酸和碱的量都是几乎不变的，同时再生塔中的水量也保持不变，因此，获取电厂再生塔近几个月的加酸和加碱量，并分别求加酸和加碱量的均值，得到预估的当前再生塔的加酸量A和加碱量B。

例如，对半年以内的加酸和加碱量进行平均，理论上讲，历史时间段越长，预估的酸碱用量则越准。

步骤2、根据预估的加酸量A和加碱量B，以及酸浓度a％和碱浓度b％，分别确定再生水中H⁺的摩尔数C和OH^-的摩尔数D，根据H⁺的摩尔数C和OH-的摩尔数D确定再生水的酸碱性，当再生水为酸性时，执行下述步骤。

H⁺的摩尔数：加酸量A*酸浓度a％÷36.5＝C

其中，36.5为酸的质量分数。

OH^-的摩尔数D：加碱量A*碱浓度b％÷40＝D

其中，40为碱的质量分数。

步骤3、获取加氧模式下通过加氨水控制的给水电导率SC，确定给水中NH₄ ⁺浓度c。

具体的，由于将阳树脂漏NH₄ ⁺视为阳树脂失效的标志，阳树脂运行时仅发生如下化学反应：

R-H⁺+NH4⁺→R-NH4+H⁺

那么再生阳树脂时也仅发生如下化学反应：

R-NH₄ ⁺+H⁺→R-H+NH₄ ⁺

失效树脂中的NH₄ ⁺浓度根据公式c(NH₄ ⁺)＝13.2*SC²+62.7*SC(DL/T805.3)。

获取加氧模式下通过加氨水控制的给水电导率SC。

根据电导率SC和NH₄ ⁺浓度公式确定给水的NH₄ ⁺浓度c，表达式如下：

13.2*SC²+62.7*SC＝NH₄ ⁺浓度c

步骤4、根据高速混床所能处理水的额定量，并结合给水中NH₄ ⁺浓度c确定失效阳树脂中NH₄ ⁺的摩尔数，表达式如下：

NH₄ ⁺浓度c*额定量÷(铵根离子质量分数)＝NH₄ ⁺的摩尔数

步骤5、根据H⁺的摩尔数和NH₄ ⁺的摩尔数确定补充加碱量M。

加入的再生剂盐酸在与树脂中的铵根离子交换后，剩余的H⁺导致废水呈酸性，中和这部分多余的H⁺所用的碱即是可将废水pH提高至要求所补充的加碱量M。

(H⁺的摩尔数-NH₄ ⁺的摩尔数)*碱的质量分数÷碱浓度b％＝M

步骤6、将补充加碱量M对应的碱加入通过再生塔加入再生水中，完成废水pH的调节。

实施例1

以某电厂一期350MW机组为例，高速混床中阴阳树脂比例是3:2，阴树脂和阳树脂的量分别为3925L及2800L。根据该电厂近6个月的加碱和甲酸量统计的再生加酸和加碱量，得出阶段平均加酸(浓度31％)量为1.3t，加碱(浓度32％)量0.85t。现有的情况下，H⁺和NH4⁺的相关计算公式如下：

H⁺的摩尔数：1300*31％(浓度)÷36.5(酸的质量分数)≈11000mol

OH^-的摩尔数：850*32％(浓度)÷40＝(碱的质量分数)≈6800mol

由于将阳树脂漏NH₄ ⁺视为阳树脂失效的标志，因此再生阳树脂时仅发生如下化学反应：

R-NH₄ ⁺+H⁺→R-H+NH₄ ⁺

失效树脂中的NH₄ ⁺浓度根据公式c(NH₄ ⁺)＝13.2*SC²+62.7*SC(DL/T805.3)

高速混床中树脂的制水量是20万吨，水汽监督的加药过程中，在加氧模式(OT)下控制给水SC为1.8～3.5μS/cm左右，因此失效混床中树脂中NH₄ ⁺的摩尔数为

13.2*(1.8～3.5)²+62.7*(1.8～3.5)＝155.628～381.15(μg/L)

(155.628～381.15)*20WT(水)÷1000000÷18(铵根离子质量份数)≈1700～4200mol，得到混床处理20Wt水即失效树脂中的铵根离子总量。

加入的再生剂盐酸在与树脂中的铵根离子交换后，剩余的H+高达6800～9300mol(11000-1700，11000-4200)，这是导致废水呈酸性的最主要原因。中和这部分多余的H+所用的碱即是可将废水pH提高至要求所多加的碱的量。

换算成重量：(6800～9300)*40(氢氧化钠质量分数)÷32％(碱的浓度)＝0.85～1.16t

加药量用以下公式推算

c(HCl)＝c(NH₄ ⁺)+c(NaOH)

其中，c(NH₄ ⁺)＝13.2*SC²+62.7*SC(DL/T805.3)，c(NaOH)为所求。

即加碱量浓度为加入再生剂盐酸的浓度与失效高速混床中铵根离子浓度之差。

本发明提供的一种废水pH值的调节方法，在凝水精处理混床树脂再生时，加入足量的碱中和掉再生废水中多余的酸，达到将再生废水pH提高至混凝最佳pH的要求，在再生塔中加入碱相较于加在废水池中在不增加药量的同时，能够提高再生度，提高了再生后树脂的交换容量，该调节方法高效合理并容易实现。

以上内容仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明权利要求书的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种废水pH值的调节方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、根据历史时间段的酸碱量数据预估当前再生塔的加酸量A和加碱量B；

步骤2、根据预估的加酸量A和加碱量B，以及酸浓度a％和碱浓度b％，分别确定再生水中H⁺的摩尔数C和OH^-的摩尔数D，根据H⁺的摩尔数C和OH-的摩尔数D确定再生水的酸碱性，当再生水为酸性时，执行步骤3；

所述H⁺的摩尔数C和OH^-的摩尔数D的确定方法如下：

H⁺的摩尔数：加酸量A*酸浓度a％÷36.5＝C

OH^-的摩尔数：加碱量A*碱浓度b％÷40＝D；

步骤3、获取加氧模式下通过氨水控制的给水电导率SC，确定给水中NH₄ ⁺浓度c；

阳树脂漏NH₄ ⁺视为阳树脂失效的标志，阳树脂运行时仅发生如下化学反应：

R-H⁺+NH4⁺→R-NH4+H⁺

那么再生阳树脂时也仅发生如下化学反应：

R-NH₄ ⁺+H⁺→R-H+NH₄ ⁺

所述NH₄ ⁺浓度c的确定方法如下：

13.2*SC²+62.7*SC＝NH₄ ⁺浓度c

其中，SC为给水电导率；

步骤4、根据高速混床处理水的额定量，并结合NH₄ ⁺浓度c确定失效阳树脂中NH₄ ⁺的摩尔数；

确定失效阳树脂中NH₄ ⁺的摩尔数的表达式如下：

NH₄ ⁺浓度c*树脂所能处理水的额定量÷(铵根离子质量分数)＝NH₄ ⁺的摩尔数；

步骤5、根据H⁺的摩尔数和NH₄ ⁺的摩尔数确定补充加碱量M；

补充的加碱量M的确定方法如下：

(H⁺的摩尔数-NH₄ ⁺的摩尔数)*碱的质量分数÷碱浓度b％＝M；

步骤6、将补充加碱量M对应的碱加入再生水中，完成废水pH值的调节。

2.根据权利要求1所述的一种废水pH值的调节方法，其特征在于，步骤1中预估当前再生塔的加酸量A和加碱量B的方法如下：

获取电厂再生塔历史时间段的加酸和加碱量，并分别求加酸和加碱量的均值，得到预估的当前再生塔的加酸量A和加碱量B。

3.根据权利要求1所述的一种废水pH值的调节方法，其特征在于，步骤3中通过电导率表获取加氧模式下通过加氨水控制的给水电导率SC。

4.根据权利要求1所述的一种废水pH值的调节方法，其特征在于，步骤6中通过再生塔加入再生水中。