機(jī)械加速澄清池在印尼百通電站海水淡化系統(tǒng)中的應(yīng)用

李洪峰，紀(jì)偉光，李 琪

(1.國電科學(xué)技術(shù)研究院，江蘇南京 210031;2.華電青島發(fā)電有限公司，山東青島 266000)

1 印尼百通電站海水淡化工藝系統(tǒng)流程

印尼百通電站海水淡化工藝系統(tǒng)流程為:循環(huán)水泵入口引水渠→海水提升泵→機(jī)械加速澄清池→空氣擦洗過濾器→濾水收集池→濾水輸送泵→自動(dòng)清洗過濾器→超濾(UF)裝置→UF產(chǎn)水箱→一級(jí)海水反滲透(SWRO)給水泵→一級(jí)SWRO保安過濾器→一級(jí)SWRO高壓泵(帶能量回收－PX裝置與增壓泵)→一級(jí)SWRO裝置→一級(jí)淡水箱→一級(jí)淡水泵→二級(jí)淡水反滲透(RO)保安過濾器二級(jí)淡水RO高壓泵→二級(jí)淡水RO裝置，從二級(jí)淡水RO裝置出來分為兩路:一路至二級(jí)淡水箱→服務(wù)、消防、生活用水等，另一路至二級(jí)淡水泵→陽、陰固定床→混床除鹽系統(tǒng)。原海水水質(zhì)分析結(jié)果見表1。

2 機(jī)械加速澄清池的啟動(dòng)試運(yùn)

2.1 初次啟動(dòng)前檢查項(xiàng)目與準(zhǔn)備工作

初次啟動(dòng)前檢查項(xiàng)目與準(zhǔn)備工作主要包括:檢查進(jìn)水管、出水管、集水槽、取樣管、排空氣管、各加藥管、沖洗水管、排泥管，確保暢通，池內(nèi)雜物徹底清除干凈;機(jī)加池經(jīng)盛水試驗(yàn)，池體無漏水現(xiàn)象，池體沉降滿足相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn);閥門及相關(guān)的水泵、攪拌機(jī)、刮泥機(jī)、加藥泵經(jīng)檢查試運(yùn)，具備投運(yùn)條件;根據(jù)最高最低海水潮汐水位時(shí)海水水質(zhì)進(jìn)行PAC加藥量的燒杯試驗(yàn)，確定最佳加藥量;PAC、聚丙烯酰胺(PAM)、次氯酸鈉(NaClO)加藥裝置已配制好合適濃度的藥液。

表1 原海水水質(zhì)分析

2.2 機(jī)械加速澄清池的試運(yùn)行

2.2.1 機(jī)械加速澄清池的初次投運(yùn)

啟動(dòng)海水提升泵，向澄清池進(jìn)水。PAC加藥量適當(dāng)加大至20.0mg/L、NaClO加藥量為3.0mg/L;開始進(jìn)水控制為正常進(jìn)水流量的1/3～1/2，即進(jìn)水流量控制在約200～300m3/h。經(jīng)過已投加PAC與NaClO藥劑的原海水先進(jìn)入三角區(qū)后經(jīng)配水孔進(jìn)入第一反應(yīng)室。隨著連續(xù)的進(jìn)水至浸滿提升葉輪后啟動(dòng)攪拌機(jī)。初次投運(yùn)時(shí)攪拌機(jī)轉(zhuǎn)速不要太高，主要為了減小提升流量，從而延長混合反應(yīng)時(shí)間。為了加快第一反應(yīng)室形成所需泥渣濃度，應(yīng)繼續(xù)進(jìn)海水、加藥及攪拌。當(dāng)泥渣開始逐漸形成后，為了進(jìn)一步加快分離室懸浮狀泥渣層的形成，可以適當(dāng)提高攪拌機(jī)的轉(zhuǎn)速，從而增大提升葉輪的提升量，至分離室懸浮狀泥渣層最終形成。

分離室懸浮狀泥渣層逐漸形成后，隨著機(jī)械加速澄清池的繼續(xù)運(yùn)行，當(dāng)澄清海水濁度達(dá)到設(shè)計(jì)要求＜5.0NTU時(shí)，可以適當(dāng)調(diào)整進(jìn)水流量以滿足后續(xù)設(shè)備的用水量要求。進(jìn)水流量調(diào)整的原則:應(yīng)緩慢增加(減少)，每次增加(減少)進(jìn)水流量不宜超過設(shè)計(jì)出力的15% ～20%，每次進(jìn)水流量的增加(減少)間隔時(shí)間不少于1h。在調(diào)整進(jìn)水流量時(shí)，必須同步調(diào)整PAC與NaClO藥劑的加藥量。該機(jī)械加速澄清池的PAC與NaClO加藥量調(diào)整是由PLC控制系統(tǒng)根據(jù)進(jìn)水流量自動(dòng)調(diào)整投加的。機(jī)械加速澄清池運(yùn)行正常后，澄清海水由環(huán)型集水槽、輻射集水槽集水孔匯集，再經(jīng)出水堰口通過出水管至后續(xù)的空氣擦洗過濾器。

2.2.2 機(jī)械加速澄清池的運(yùn)行參數(shù)調(diào)整依據(jù)

機(jī)械加速澄清池初次調(diào)試、試運(yùn)正常后即可投入正常運(yùn)行。印尼百通電站海水淡化工藝系統(tǒng)采用超濾與反滲透雙膜法工藝，對(duì)原海水經(jīng)機(jī)械加速澄清池、空氣擦洗過濾器處理后的出水水質(zhì)要求相當(dāng)嚴(yán)格。對(duì)于機(jī)械加速澄清池在處理海水的具體效果而言，在PAC與NaClO藥劑加藥量穩(wěn)定的情況下其主要取決于攪拌強(qiáng)度、回流泥渣量、泥渣濃度，而攪拌強(qiáng)度以PAC與海水完全混合、反應(yīng)而又不打碎所形成的絮凝體為最佳。泥渣回流量一般為正常運(yùn)行流量的3～5倍，其可通過調(diào)整提升葉輪的轉(zhuǎn)速或提升葉輪開度來控制。而泥渣濃度可通過調(diào)整泥渣回流量或調(diào)整排泥周期與排泥時(shí)間等方式來控制。機(jī)械加速澄清池運(yùn)行參數(shù):正常運(yùn)行流量、回流比、提升葉輪轉(zhuǎn)速、提升葉輪開度等之間存在著密切的關(guān)系，故合理地調(diào)整機(jī)械加速澄清池的運(yùn)行參數(shù)可控制其運(yùn)行效果。機(jī)械加速澄清池運(yùn)行參數(shù)的調(diào)整是基于以下提升葉輪的設(shè)計(jì)公式:

式中:B為提升葉輪開度，m;Q＇為提升葉輪的提升流量，m3/s。取Q＇=A·Q;;A為回流比，取3～5;Q為正常運(yùn)行流量，m3/s;K為系數(shù)，取3.0;d為提升葉輪直徑，m;n為提升葉輪轉(zhuǎn)速，r/min。

依據(jù)機(jī)械加速澄清池的提升葉輪直徑與其轉(zhuǎn)速的設(shè)計(jì)范圍，可計(jì)算出在不同回流比、不同Q值狀態(tài)下，機(jī)械加速澄清池的B與n之間的數(shù)據(jù)關(guān)系。初次啟動(dòng)調(diào)試時(shí)，其運(yùn)行參數(shù)必須進(jìn)行調(diào)整，一般是按照固定某個(gè)正常運(yùn)行流量進(jìn)行其他的參數(shù)調(diào)整的。機(jī)械加速澄清池在正常運(yùn)行時(shí)則按照一組相對(duì)固定的參數(shù)運(yùn)行，但各運(yùn)行參數(shù)之間會(huì)相互牽制，相互影響。若機(jī)械加速澄清池在運(yùn)行過程中需要調(diào)整時(shí)，則應(yīng)在正常運(yùn)行流量下、PAC與NaClO藥劑加藥量連續(xù)穩(wěn)定的情況下、在不擾亂澄清區(qū)出水水質(zhì)穩(wěn)定的情況下根據(jù)上式計(jì)算結(jié)果參考調(diào)整提升葉輪的轉(zhuǎn)速和提升葉輪的開度，從而找出提升葉輪轉(zhuǎn)速與其開度的最佳組合。

根據(jù)原海水進(jìn)水濁度、機(jī)械加速澄清池第一反應(yīng)室、第二反應(yīng)室的5min泥渣沉降比、出水濁度等關(guān)系，整定合理的排泥周期與排泥時(shí)間來調(diào)整排泥量，以保持分離室懸浮狀泥渣層的合理運(yùn)行高度。通過對(duì)該機(jī)械加速澄清池的調(diào)試、試運(yùn)以及6個(gè)月的運(yùn)行數(shù)據(jù)分析總結(jié)來看，第二反應(yīng)室的5min泥渣沉降比應(yīng)控制在10%～15%范圍內(nèi)。

該機(jī)械加速澄清池內(nèi)設(shè)置3個(gè)取樣點(diǎn)，1號(hào)取樣點(diǎn)位于進(jìn)水三角區(qū)內(nèi)，其主要作用是監(jiān)測進(jìn)水三角區(qū)內(nèi)加藥情況以及PAC與NaClO藥劑與海水混合情況;2號(hào)取樣點(diǎn)位于第一反應(yīng)室底部，其主要作用是監(jiān)測回流泥渣的活性、濃度以此確定排泥周期與排泥時(shí)間;3號(hào)取樣點(diǎn)位于第二反應(yīng)室提升葉輪的上部，其主要作用是監(jiān)測回流泥渣的沉降情況并為排泥周期與排泥時(shí)間做進(jìn)一步的修正。

2.2.3 機(jī)械加速澄清池的運(yùn)行數(shù)據(jù)

2010年10月份1至20日，機(jī)械加速澄清池每日10:00時(shí)的運(yùn)行數(shù)據(jù)見表2。其中，10月3日、10日、17日為設(shè)備停運(yùn)檢修。

表2 印尼百通電站機(jī)械加速澄清池2010年10月份運(yùn)行數(shù)據(jù)

3 機(jī)械加速澄清池運(yùn)行注意事項(xiàng)

(1)印尼百通電站海水淡化工藝系統(tǒng)原海水水質(zhì)受過往船只、潮汐影響，濁度偶爾高達(dá)30.0NTU，因此不僅要相對(duì)增加機(jī)械加速澄清池排泥頻率和排泥時(shí)間，還要將第二反應(yīng)室的5min泥渣沉降比在10%～15%之間。如果沉降比過低，則活性泥渣回流量不足，導(dǎo)致出水水質(zhì)惡化。

(2)機(jī)械加速澄清池連續(xù)運(yùn)行時(shí)，其池底的泥渣會(huì)逐漸沉積，且隨著運(yùn)行時(shí)間的延長越沉積越牢實(shí)以致腐爛變質(zhì)產(chǎn)生腐泥。因此，應(yīng)在機(jī)械加速澄清池檢修時(shí)或備用時(shí)定期對(duì)機(jī)械加速澄清池進(jìn)行放空，及時(shí)排掉腐泥，并使底部泥渣松動(dòng)，利于活性泥渣在機(jī)械加速澄清池內(nèi)進(jìn)行循環(huán)。

(3)及時(shí)正確的排泥，對(duì)機(jī)械加速澄清的正常運(yùn)行是至關(guān)重要的。因此，在機(jī)械加速澄清池運(yùn)行中應(yīng)將池內(nèi)多余、老化的泥渣及時(shí)排掉，使池內(nèi)各區(qū)域泥渣的活性與濃度保持平衡。

(4)若機(jī)械加速澄清池因檢修或備用時(shí)間較長，但因生產(chǎn)需要投入運(yùn)行時(shí)，在進(jìn)海水前為了使池底部泥渣松動(dòng)，應(yīng)排除少量池底已壓實(shí)的泥渣或部分失去活性的泥渣。

4 結(jié)語

印尼百通電站海水淡化系統(tǒng)已連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行2年，實(shí)踐表明，機(jī)械加速澄清池能夠有效地去除海水膠體、有機(jī)物、懸浮物，減輕后續(xù)空擦池、超濾等設(shè)備運(yùn)行負(fù)擔(dān)，為超濾、反滲透設(shè)備長期安全運(yùn)行打好基礎(chǔ)，同時(shí)降低了整個(gè)海水淡化系統(tǒng)運(yùn)行成本。

［1］李燕城.水處理試驗(yàn)技術(shù)［M］.北京:中國建筑工業(yè)出版社，1989.

［2］許保玫，安鼎年.給水處理理論與設(shè)計(jì)［M］.北京:中國建筑工業(yè)出版社，1994.

［3］施燮鈞.熱力發(fā)電廠水處理(上)［M］.北京:中國電力出版社，1996.