Air adalah sumber kehidupan, dan kualiti air minuman secara langsung memberi kesan kepada kesihatan awam dan kestabilan sosial. Tumbuhan rawatan air, kerana hab yang menghubungkan air mentah dan pengguna, adalah penting untuk operasi yang stabil dan kawalan yang tepat. Pada musim sejuk, loji rawatan air menggunakan takungan kerana sumber mereka sering menghadapi nilai pH yang luar biasa tinggi dalam air mentah mereka. Ini bukan sahaja menjejaskan kestabilan proses rawatan air tetapi juga menimbulkan cabaran kepada kestabilan kimia dan penunjuk deria efluen. Perubahan pH secara langsung menjejaskan kecekapan unit rawatan teras seperti pembekuan dan pembasmian kuman, dan boleh menyebabkan masalah kakisan atau penskalaan dalam rangkaian penghantaran air. Oleh itu, analisis menyeluruh mengenai penyebab utama peningkatan nilai pH dalam takungan semasa musim sejuk, dan pembangunan strategi pelarasan proses saintifik dan berkesan yang sewajarnya, adalah kunci untuk memastikan keselamatan bekalan air dan meningkatkan operasi dan pengurusan loji rawatan air. Laporan ini secara sistematik akan menghuraikan isu ini.
I. Analisis Punca Khusus
Peningkatan pH takungan semasa musim sejuk adalah fenomena kompleks yang disebabkan oleh kesan gabungan pelbagai faktor. Penyebab utama boleh diringkaskan seperti berikut:
1. Perubahan bermusim dalam aktiviti biokimia akuatik (punca akar)
1.1 Mengurangkan aktiviti alga: Pada musim panas, suhu air yang tinggi dan cahaya matahari yang kuat membawa kepada lonjakan pertumbuhan alga dan fotosintesis yang kuat, memakan karbon dioksida (CO₂) dan menghasilkan oksigen. Proses kimia adalah: Co₂ + H₂o + Light → (Ch₂o) ₙ (bahan organik) + o₂. Proses ini menggunakan sejumlah besar CO₂ percuma di dalam air, mengalihkan keseimbangan kimia CO₂ + h₂o ⇌ h₂co₃ ⇌ h⁺ + hco₃⁻ ke kiri, mengakibatkan penurunan kepekatan H⁺ dan peningkatan yang signifikan dalam pH.
1.2 Pembalikan musim sejuk: Pada musim sejuk, suhu air berkurangan dan cahaya matahari melemahkan, menyebabkan penurunan tajam atau pemberhentian fotosintesis dalam alga. Pada masa yang sama, pernafasan di dalam air (termasuk oleh mikroorganisma dan ikan) secara relatif meningkat, memakan oksigen dan menghasilkan CO₂. Pengumpulan CO₂ mengalihkan keseimbangan kimia ke kanan, meningkatkan kepekatan H⁺ dan secara teorinya menurunkan pH. Walau bagaimanapun, keadaan lebih kompleks di takungan yang mendalam.
2. Stratifikasi suhu air dan pembalikan (sebab gandingan fizikokimia)
2.1 Stratifikasi Musim Panas: Pada musim panas, takungan mengalami stratifikasi suhu air. Air permukaan (epilimnion) hangat, dengan alga aktif; Air dalam (hypolimnion) adalah sejuk dan oksigen - kekurangan, di mana bahan organik terurai di bawah keadaan anaerobik, menghasilkan bahan alkali seperti ammonia nitrogen (NH₃) dan hidrogen sulfida (H₂s).
2.1 Perolehan Musim Sejuk: Semasa musim luruh dan musim sejuk, apabila suhu jatuh, air permukaan sejuk dan menjadi lebih padat, menyebabkan ia tenggelam ke bawah dan mencetuskan pencampuran perolakan menegak di seluruh takungan - fenomena yang dikenali sebagai "perolehan reservoir." Semasa proses ini, air sejuk kaya dengan bahan alkali (seperti ammonia nitrogen) yang terkumpul di bahagian bawah dibawa ke seluruh badan air. Ammonia nitrogen larut dalam air untuk membentuk ammonium hidroksida, iaitu alkali: nh₃ + h₂o → nh₄⁺ + oh⁻. Penambahan langsung OH⁻ dengan cepat meningkatkan nilai pH air.
3. Perubahan sistem kealkalian dan buffer air
3.1 Badan air semulajadi mengandungi co₂ - hco₃⁻ - CO₃²⁻ System Buffer. Pada musim sejuk, disebabkan oleh pengeluaran CO₂ yang dikurangkan daripada aktiviti biologi dan peningkatan bahan alkali dari bawah, jumlah alkalinitas air (terutamanya terdiri daripada HCO₃⁻ dan CO₃²⁻) mungkin meningkat. Apabila kepekatan HCO₃⁻ adalah tinggi dan tekanan separa CO₂ adalah rendah, badan air lebih mudah menjadi alkali.
4. Faktor Manusia dan Alam Sekitar
4.1 Pertanian Bukan - POINT SUMBER POLIS: Jika terdapat tanah ladang di dalam Lembangan Reservoir, larian musim sejuk dari ladang mungkin mengandungi komponen baja alkali atau larutan tanah yang belum diserap sepenuhnya oleh tanaman, yang mempengaruhi pH selepas memasuki reservoir.
4.2 Perubahan dalam keadaan hidrologi: Mengurangkan pemendakan dan aliran masuk takungan pada musim sejuk melemahkan kapasiti pencairan untuk bahan pencemar, yang berpotensi membawa kepada peningkatan kepekatan relatif bahan alkali tertentu.
Ringkasan: Faktor pemacu teras untuk peningkatan pH takungan pada musim sejuk dikurangkan penggunaan CO₂ disebabkan penurunan fotosintesis alga, dan faktor penting stratifikasi suhu air dan terbalik, yang membawa bahan alkali dari lapisan bawah ke seluruh badan air.
Ii. Pelarasan proses yang berkesan dan pengendalian masalah
Menghadapi tinggi - pH air mentah, tumbuhan air perlu mengamalkan strategi komprehensif "pemantauan dan amaran awal, multi - kawalan tahap, dan memastikan keselamatan."
1. Menguatkan pemantauan sumber dan amaran awal
1.1 Mewujudkan sistem pelaporan kualiti air mentah harian: Meningkatkan kekerapan petunjuk ujian seperti pH, suhu air, alkaliniti, ammonia nitrogen, dan kepadatan alga air mentah pada titik pengambilan untuk segera memahami trend yang berubah.
1.2 Bekerjasama dengan Jabatan Perlindungan Hidrologi dan Alam Sekitar: Memahami dinamik hidrologi takungan dan keadaan sumber pencemaran di dalam aliran air, meramalkan masa yang mungkin "limpahan takungan," dan menyediakan terlebih dahulu.
2. Pelarasan unit proses teras
2.1. Pelarasan proses pembekuan
2.1.1 Masalah: PH yang berlebihan tinggi akan menjejaskan bentuk hidrolisis aluminium tradisional/koagulan garam besi, menghasilkan kompleks yang dikenakan secara negatif, yang membawa kepada kesan pembekuan yang lemah, flocs kecil, kesukaran dalam pemendapan, peningkatan kekeruhan efluen, dan berpotensi meningkatkan kandungan aluminium sisa.
2.2 Penangguhan:
2.2.1 Gantikan koagulan: Mengutamakan menggantikan aluminium sulfat dengan polyaluminium chloride (PAC). Hidrolisis PAC kurang dipengaruhi oleh pH, mengekalkan prestasi pembekuan yang baik ke atas pelbagai pH yang luas (terutamanya neutral kepada sedikit alkali).
2.2.2 Penambahan AIDS Coagulans: Gunakan bantuan koagulan polimer (seperti polyacrylamide, PAM) untuk meningkatkan struktur floc dan menetap sifat.
2.2.3 Pra - Pelarasan pH koagulasi (ukuran utama): Tambah bahan berasid sebelum pembekuan untuk menurunkan pH air mentah ke julat optimum untuk tindakan koagulan (biasanya 6.5-7.5 untuk aluminium sulfat dan 6.5-8.0 untuk PAC).
2.3. Pelarasan pH (penambahan asid)
2.3.1 Tujuan: Bukan sahaja untuk memastikan prestasi pembekuan, tetapi juga untuk memastikan kestabilan kimia efluen dan mencegah kakisan atau skala paip.
2.4. Pemilihan Titik Penambahan Asid:
2.4.1. Pra - Penambahan pembekuan: terutamanya berfungsi untuk mengoptimumkan proses pembekuan.
2.4.2. Ditambah selepas penapisan atau sebelum tangki air yang jelas: digunakan untuk pelarasan tepat akhir pH air yang dirawat, menstabilkannya dalam julat standard kebangsaan (biasanya 6.5-8.5) dan hampir dengan neutral kepada sedikit alkali yang mungkin (misalnya, 7.0-7.8) untuk mengekalkan kestabilan kimia air.
2.4.3. Pemilihan asid: makanan - gred karbon dioksida (CO₂), asid sulfurik (H₂SO₄), asid hidroklorik (HCl).
2.5. CO₂ (disyorkan): Keselamatan tertinggi, tidak ada bahaya yang menghakis, dan bertindak balas dengan kealkalian di dalam air untuk menghasilkan HCO₃⁻. Proses pelarasan secara beransur -ansur dan tidak akan menyebabkan keasaman -. Formula tindak balas adalah: CO₂ + OH⁻ → HCO₃⁻. Walau bagaimanapun, pelaburan peralatan dan kos operasi mungkin lebih tinggi.
2.5.1 Asid sulfurik/asid hidroklorik: keupayaan pelarasan pH yang kuat dan kos rendah, tetapi sangat menghakis. Prosedur operasi keselamatan yang ketat dan kawalan dos diperlukan untuk mengelakkan titisan pH setempat yang boleh menghancurkan peralatan atau kesan proses berikutnya.
2.6 Pengoptimuman proses pembasmian kuman
2.6.1 Masalah: Peningkatan pH memberi kesan ketara kepada keberkesanan pembasmian kuman klorin. Asid hypochlorous (HOCl) adalah komponen disinfektan utama, yang ada dalam keseimbangan dengan hypochlorite (OCL⁻): HOCl ⇌ H⁺ + ocl⁻. Semakin tinggi pH, semakin besar perkadaran OCL⁻, manakala kapasiti pembasmian kuman OCL⁻ hanya 1/80-1/100 dari HOCl.
2.6.2 Penangguhan:
2.6.3 Pastikan masa hubungan (nilai CT): Pada tahap pH yang lebih tinggi, keperluan nilai CT perlu dipenuhi dengan meningkatkan dos klorin atau memperluaskan masa hubungan pembasmian kuman untuk memastikan keberkesanan pembasmian kuman.
2.6.4 Pertimbangkan kaedah pembasmian kuman alternatif: Pembasmian kuman chloramine boleh digunakan sebagai kaedah tambahan atau alternatif. Chloramine mempunyai kestabilan yang lebih tinggi dan kurang terjejas oleh pH, tetapi kesan pembasmiannya lebih perlahan. Kelayakan gabungan ultraviolet (UV) dan pembasmian kuman klorin juga boleh dinilai.
3. Pengurusan Operasi dan Tanggapan Kecemasan
3.1 Mengendalikan Ujian Beaker: Mengendalikan ujian bikar pembekuan setiap hari berdasarkan kualiti air mentah untuk menentukan jenis optimum dan dos koagulan, dan sama ada pra - pengasidan diperlukan dan dosnya.
3.2 Menguatkan pemantauan proses: Sediakan titik pemantauan kualiti air selepas setiap unit proses (pembekuan, pemendapan, penapisan) untuk memantau perubahan kekeruhan dan pH yang tepat pada masanya.
3.3 Pelan Kecemasan: Membangunkan pelan kecemasan untuk kenaikan ketara dalam pH air mentah, dengan jelas menentukan kapasiti dos maksimum sistem pengasidan, rizab bahan kimia sandaran, dan julat kawalan parameter proses pada tahap pH yang berbeza.
Ringkasnya, masalah peningkatan pH air mentah dalam kerja air semasa musim sejuk adalah hasil yang tidak dapat dielakkan dari kesan gabungan kitaran hidrologi semulajadi dan proses biokimia akuatik. Pengendali Waterworks mesti mempunyai strategi tindak balas pemikiran dan sistematik untuk menangani isu ini. Menguatkan pemantauan masa sebenar - dan amaran awal kualiti air mentah, dengan mendalam memahami mekanisme kesan intrinsik perubahan pH pada proses teras seperti pembekuan dan pembasmian kuman, dan secara fleksibel menggunakan peraturan sinergistik Akhirnya, memastikan kualiti efluen memenuhi piawaian sepenuhnya akan membolehkan operasi bekalan air yang selamat, stabil, dan ekonomik, dengan berkesan melindungi keselamatan "air paip" rakyat. Ini bukan sahaja keperluan teknikal tetapi juga refleksi tertumpu tanggungjawab sosial dan keupayaan profesional syarikat bekalan air.