原水凈化站系統(tǒng)運行狀況分析

宋衛(wèi)榮

（大唐戶縣熱電廠，西安 710302）

1 概況

某廠水源為黑河水和澇河灘深井水，原水凈化站系統(tǒng)工藝流程為：黑河水、澇河灘深井水→濾水器→重力式空氣擦洗濾池→工業(yè)蓄水池、生消蓄水池。在重力式空氣擦洗濾池的入口加有聚丙烯酰氨助凝劑和聚合氯化鋁混凝劑。原水處理系統(tǒng)簡圖見圖1。

圖1 原水處理系統(tǒng)簡圖

該廠設(shè)計水源為黑河水，備用水源為澇河灘深井水。由于深井至廠區(qū)的供水管道未安裝完成，目前全廠的工業(yè)和消防用水全部為黑河水。水質(zhì)分析見表1。

表1 黑河水質(zhì)分析表

2 設(shè)備結(jié)構(gòu)和工作原理

1）濾水器。原水凈化站設(shè)有2臺WX-Q-D型全自動強除污濾水器，濾水量2 000m3/h。該設(shè)備由濾水機構(gòu)、執(zhí)行機構(gòu)、排污機構(gòu)、控制單元、操作單元和保護單元6部分組成，濾水、反洗和排污過程全自動控制。結(jié)構(gòu)示意圖如圖2所示。

圖2 過濾器結(jié)構(gòu)示意圖

工作原理：水流由入口管進入配水盤后分配至各濾芯單元，在水壓的驅(qū)動下由濾芯內(nèi)部向外匯集到環(huán)形集水室，經(jīng)出口管送至下一級處理設(shè)備，而雜質(zhì)留在濾芯單元內(nèi)。當(dāng)濾水器設(shè)定的排污時間到達或出入口壓差增大需要排污時，頂部的電機帶動濾芯轉(zhuǎn)動，使排污單元濾芯對準排污管后定位鎖定，排污閥打開，壓力差使排污單元濾芯水流改變方向，從環(huán)形集水室及相鄰單元濾芯反向流入排污單元濾芯內(nèi)，切向沖洗排污單元濾芯內(nèi)壁面，沖洗下的雜物由排污管排出，直到壁面潔凈為止。

2）重力式空氣擦洗濾池。原水凈化站設(shè)有2臺YX-3型重力式空氣擦洗濾池（簡稱重力式濾池），出力240m3/h。該設(shè)備是將無閥濾池與機械過濾器空氣擦洗功能相結(jié)合的新型過濾器，既有無閥濾池的結(jié)構(gòu)簡單、操作方便的優(yōu)點，也有機械過濾器的空氣擦洗強度大、反洗效果好的優(yōu)點。結(jié)構(gòu)示意圖如圖3所示。

圖3 重力式濾池結(jié)構(gòu)示意圖

工作原理：正常運行時，加有聚合氯化鋁混凝劑和聚丙烯酰氨助凝劑的水流經(jīng)配水裝置均勻進入設(shè)備內(nèi)部，自上而下地經(jīng)過無煙煤濾料（粒徑1.2～1.6mm，h=300mm）和石英砂濾料（粒徑0.5～1.0mm，h=600mm）進行自然過濾。濾料顆粒排列呈上大下小的狀態(tài)，這樣排列的優(yōu)點是上層過濾可滲透到濾層中，發(fā)生滲透過濾作用；下層較少的顆粒也能截取一部分泥渣，保證出水水質(zhì)。過濾后的清水通過排水裝置流入上部的清水貯存箱，然后進入蓄水池。當(dāng)濾層壓差較大或出水濁度超標時（＞5mg/L），啟動羅茨風(fēng)機用空氣進行濾料擦洗，并進行水反洗，直到出水濁度或壓差合格。

3 運行狀況

3.1 水源特點

黑河水為地表水，水質(zhì)季節(jié)性變化較大。枯水期濁度一般在10mg/L左右,總固形物含量在120mg/L左右，含鹽量在4.28mg/L左右；而到了豐水期濁度可高達80mg/L左右，總固形物含量180mg/L左右，含鹽量在5.7mg/L左右。

由于豐水期黑河水質(zhì)較差，致使濾水器和重力式濾池的運行負擔(dān)重，周期短，反洗多，藥品消耗大，出水濁度高，品質(zhì)低，經(jīng)濟性差。為了保證鍋爐補給水預(yù)處理設(shè)備雙介質(zhì)過濾器的進水濁度≤5mg/L，不得不在重力式濾池的出口混合生活水使用。

3.2 藥品

凈化站使用的藥品為聚合氯化鋁混凝劑和聚丙烯酰氨助凝劑。

聚合氯化鋁為淡黃色粉末，簡稱PAC。它有較強的架橋吸附性能，在水解過程中，伴隨發(fā)生凝聚、吸附和沉淀等物理化學(xué)過程。聚合氯化鋁與傳統(tǒng)無機混凝劑相比，具有混凝效果好、加藥量少、適用pH范圍寬和對設(shè)備腐蝕性小的優(yōu)點。

聚丙烯酰氨為粉末狀，含聚丙烯酰胺80%，它在水處理中與混凝劑聯(lián)合使用，能明顯改善混凝效果，減少混凝劑的投加量和縮短混凝時間。

3.3 運行狀況

1）濾水器。在黑河來水濁度、懸浮物較小，雜質(zhì)較少時，濾水器的運行周期一般為3 d。濾水器的工作壓力1.0MPa，黑河來水壓力0.7～0.8MPa。雖然黑河來水壓力不大，但由于落差原因使水進入濾水器后產(chǎn)生較大的沖擊力，導(dǎo)致濾水器頂蓋變形泄漏，不能正常運行。這樣一來，大部分時間的黑河來水就由旁路管直接進入重力式濾池，導(dǎo)致其運行負擔(dān)過重，反洗次數(shù)增加，最多1 d達3次。

2）重力式濾池。正常情況下，重力式濾池入口混凝劑和助凝劑濃度10%，運行周期12 h?；炷齽┖椭齽┮驗榉勰钏幤?，使用時需在計量箱內(nèi)溶解后用計量泵打入重力式濾池的入口母管內(nèi)。

由于計量箱系統(tǒng)不穩(wěn)定，一段時間內(nèi)造成藥品在計量箱內(nèi)不能充分溶解而經(jīng)常堵塞出口管，使藥品濃度不能達到10%，因此將藥品濃度調(diào)整到5%。半年后，由于前面的原因而停止使用了助凝劑，停止使用助凝劑后，重力式濾池出水濁度變化不大。計量箱系統(tǒng)經(jīng)過改造后，解決了計量箱出口管堵塞的問題，因此又調(diào)整藥液濃度為10%。

由于濾水器不能保證設(shè)備正常投運，即使濾水器正常運行時過濾效果也很差，導(dǎo)致重力式濾池運行周期短、反洗次數(shù)多、泥沙含量大，反洗時設(shè)備振動大。

從鍋爐補給水預(yù)處理設(shè)備雙介質(zhì)過濾器的運行中發(fā)現(xiàn)，重力式濾池出水濁度合格時，周期出水量為2 000 t，而當(dāng)雨季來臨重力式濾池出水濁度超標時，周期出水量不到1 000 t，運行周期特別短。

3）原因分析。圖4是2009年1—12月凈化站入口水和出口水濁度趨勢圖。

圖4 2009年凈化站進、出水濁度趨勢

由圖4可以看出，凈化站進水濁度隨著雨季的到來不斷增大，重力式濾池的出水濁度也在不斷增大。直至2010年8月份為止，凈化站在每年7、8、9、10月份時濁度變化嚴重，原因有：

1）濾水器由于損壞未發(fā)揮作用；

2）混凝劑和助凝劑的加入點距重力式濾池的入口較近僅4m，并無藥液混合器，使藥液不能充分與水中的懸浮物和膠體形成礬花，影響了絮凝效果；

3）由于絮凝效果差，導(dǎo)致懸浮物和膠體在重力式濾池的濾層中快速積累，造成濾料板結(jié)，過濾效果差；

4）濾料壓實后造成反洗困難，使濾料不能充分反洗徹底，并且反洗時造成設(shè)備振動大。

4 改進措施

1）由于黑河來水落差較大，容易造成設(shè)備沖擊損壞，為了避免設(shè)備損壞，應(yīng)在濾水器前安裝減壓設(shè)備或者在來水母管上旁路彎管，用改變水流方向的方法來減緩水流速度。

2）濾水器的運行狀況差，水處理的效果差，在預(yù)處理系統(tǒng)中可以去掉該設(shè)備。

3）由于黑河水質(zhì)季節(jié)性變化較大，懸浮物和膠體較多，為保證鍋爐補給水處理系統(tǒng)的水質(zhì)，應(yīng)在重力式濾池前加裝2臺機械加速澄清池澄清設(shè)備，一臺運行一臺備用，既能達到水處理的目的，又能減輕重力濾池的運行壓力，且水流切線進入機械加速澄清池，也起到一次減緩水流速度的作用。所加設(shè)備機械加速澄清池的簡圖見圖5。

圖5 機械加速澄清池澄清設(shè)備簡圖

4）在重力濾池的加藥點處增設(shè)藥品管道混合器，既簡單，又能解決藥品不能充分溶解而導(dǎo)致的再過濾器中不能充分絮凝的問題。

5）為達到較好的混凝效果，調(diào)整混凝劑、助凝劑加藥量為30%。

6）加強運行巡回檢查，發(fā)現(xiàn)設(shè)備壓差超過0.4 MPa和出水濁度超過10mg/L，應(yīng)及時反洗重力濾池，以保證水質(zhì)正常。

7）在重力濾池后加裝活性炭過濾器。由于活性炭在水中吸附雜質(zhì)時要求水流速度在5～10 m/h，因此為滿足用水要求，須加6臺活性炭過濾器。當(dāng)活性炭過濾器出入口壓差超過0.5 MPa，進行反洗再生，以保證用水水質(zhì)。改進后系統(tǒng)的流程見圖6。

圖6 改進后的原水預(yù)處理流程圖

8）加強儀表維護，提高儀表的準確性和投入率，對于水質(zhì)的異常及時發(fā)現(xiàn)并處理。

5 結(jié)語

原水預(yù)處理工藝的優(yōu)劣、設(shè)備的好壞直接影響到鍋爐補給水水質(zhì)的好壞。目前，該廠在預(yù)處理工藝未完善的情況下，選擇高效的凈水劑，調(diào)整加藥量，及時消除設(shè)備缺陷后，清水水質(zhì)略有好轉(zhuǎn)。該廠應(yīng)該根據(jù)原水水質(zhì)情況，盡快完善預(yù)處理工藝，以便保證鍋爐補給水水質(zhì)，減輕補給水處理工藝負擔(dān)，延長水處理設(shè)備運行周期。

[1] 施燮均，王蒙聚，肖作善.熱力發(fā)電廠水處理[M].3版.北京：中國電力出版社，2005.