淺談提高原水凈化出水水質(zhì)的方法

魏興成

（大唐呼圖壁熱電廠，新疆昌吉 831101）

淺談提高原水凈化出水水質(zhì)的方法

魏興成

（大唐呼圖壁熱電廠，新疆昌吉 831101）

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，人們的生活質(zhì)量逐漸的提高，在經(jīng)濟(jì)建設(shè)當(dāng)中，其水資源的污染問題十分的嚴(yán)重，這不僅對(duì)人們的身體健康有著嚴(yán)重的影響，更不利于社會(huì)經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展建設(shè)。本文以某電廠為例介紹了在火電廠原水凈化過程中將水中雜質(zhì)轉(zhuǎn)化為沉淀物而析出的方法及途徑，包括懸浮物的沉降、混凝處理，沉淀排污方法等；同時(shí)論述了提高澄清池出水水質(zhì)的方法。

高效澄清池 絮凝劑 助凝劑 沉降 接觸介質(zhì)

1 前言

保證原水凈化出水的水質(zhì)合格是關(guān)系到火力發(fā)電廠機(jī)組安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的重要環(huán)節(jié)之一，原水凈化一般采用澄清池絮凝、沉降之工藝。因此沉清池出水合格，才能更好地保證下一步機(jī)械除鹽工作的正常穩(wěn)定運(yùn)行，保證長周期、高質(zhì)量地生產(chǎn)出充足的機(jī)組補(bǔ)給水；反之，澄清池出水不合格，會(huì)直接影響機(jī)械除鹽設(shè)備的穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，使除鹽設(shè)備運(yùn)行周期縮短、周期制水量降低，造成酸、堿耗的增加，甚至使補(bǔ)給水水質(zhì)劣化，造成熱力系統(tǒng)出現(xiàn)腐蝕、積鹽和結(jié)垢現(xiàn)象，從而降低機(jī)組發(fā)電量，影響機(jī)組安全經(jīng)濟(jì)穩(wěn)定運(yùn)行。所以，要想保證熱力系統(tǒng)中的設(shè)備在良好狀態(tài)下運(yùn)行，就必須加強(qiáng)水處理工藝，提高澄清池的出水質(zhì)量。本文將以華中某電廠的原水凈化工藝為例，論述如何提高沉清池出水水質(zhì)。

2 澄清池的設(shè)計(jì)出力及技術(shù)指標(biāo)

圖1 澄清池結(jié)構(gòu)示意圖

圖2 水溫對(duì)出水濁度的影響

（1）澄清池的設(shè)計(jì)出力為 500t/h。（2）澄清池處理后達(dá)到的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)為：濁度≤5NTU。（3）通過對(duì)補(bǔ)給水的澄清處理，出水合格率達(dá)到最佳效果，完全達(dá)到機(jī)械除鹽用水的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。

3 澄清池結(jié)構(gòu)及原理

澄清池就是絮凝反應(yīng)池與小間距斜管沉淀池的結(jié)合。澄清池進(jìn)水口加入絮凝劑，以聚合鋁（PAC）為例，與原水在管道式混合器內(nèi)混合，進(jìn)入絮凝池內(nèi)使失去穩(wěn)定性的膠體顆?；騽傞_始進(jìn)行絮凝的小絮凝物，繼續(xù)進(jìn)行絮凝反應(yīng)，最后形成大顆粒的絮凝物，進(jìn)入沉淀池內(nèi)自下而上流過斜管，進(jìn)一步相互接觸、吸附、沉淀，使水中懸浮物與清水分離，上層清水通過集水槽匯集，出水濁度穩(wěn)定保持不超過5NTU。歸納起來就是吸附、中和、表面接觸、網(wǎng)捕作用、沉降的過程。澄清池結(jié)構(gòu)示意圖1所示［1］。

折流板式絮凝池通過科學(xué)地布設(shè)多個(gè)按一定規(guī)律高低錯(cuò)落的折流板，使水流過折流板時(shí)產(chǎn)生強(qiáng)烈的慣性效應(yīng)和對(duì)礬花的柔動(dòng)作用，控制礬花合理的有效碰撞，迅速形成密實(shí)且易沉淀的礬花。同時(shí)通過在反應(yīng)池全程分段布設(shè)折流板，使礬花顆粒由小到大，由松散到密實(shí)，縮短反應(yīng)時(shí)間。顆粒越小，沉降越慢，當(dāng)它們達(dá)到膠體的大小時(shí)，已不會(huì)自行沉降。球形懸浮物沉降速度見表1［2］。

斜管沉淀池將絮凝反應(yīng)生成的礬花在沉淀池中快速沉淀。該設(shè)備有以下多項(xiàng)優(yōu)點(diǎn)：由于間距小，礬花可快速沉淀，雷諾數(shù)（Re值）較常規(guī)設(shè)備減小，能夠有效抑制顆粒沉降的水力脈動(dòng)。

4 影響高效澄清池出水質(zhì)量的原因與解決方法

4.1 水中pH值的影響與解決方法

該廠在原水預(yù)處理工程中加入聚合鋁。聚合鋁可以看作是AlCl3經(jīng)水解逐步轉(zhuǎn)化為Al（OH）3的過程中，各種中間產(chǎn)物通過羥基架橋反應(yīng)聚合成的高分子化合物堿式氯化鋁［Aln（OH）mCl3n-m］或聚合氯化鋁［Al2（OH）mCl6-n］m（其中n為1-5之間的任何整數(shù)，m為小于等于10的整數(shù)）［1］。

（1）pH值對(duì)Al（OH）3溶解度的影響。Al（OH）3是典型的兩性氧化物，水的pH值太高或太低都會(huì)促其溶解，使水中殘留的鋁含量增加。通過試驗(yàn)得出，pH值在5.5～7.5時(shí)，水中殘留的鋁含量都很少。（2）pH值對(duì)氫氧化鋁膠粒電荷的影響。膠粒在水溶液中所帶的電荷和水中離子的組成有關(guān)，特別是與氫離子有關(guān)。所以pH值對(duì)Al（OH）3膠粒的帶電性能有很大影響。試驗(yàn)證明，當(dāng)pH值在8附近時(shí)，它就以中性氫氧化物的形態(tài)存在，因而易沉淀下來。（3）pH值對(duì)水中有機(jī)物的影響。當(dāng)pH值高時(shí)，有機(jī)物呈溶解性的腐植酸鹽，除去效果較差；當(dāng)pH值低時(shí)，有機(jī)物呈帶負(fù)電的腐植膠體，易于除去。有機(jī)物最適宜的pH值為6.0～6.5。（4）pH值對(duì)膠體凝聚速度的影響。膠體的凝絮速度和其電位有關(guān)，電位的數(shù)值愈小，膠體間的斥力愈弱，因此其凝絮速度愈大。當(dāng)電位為零，即達(dá)到等電位點(diǎn)時(shí)，其凝聚速度最大。（5）解決方法。通過試驗(yàn)論證，找出它的最佳pH值。以該廠聚合鋁為例，通過多次試驗(yàn)測(cè)得出的結(jié)論是pH最佳值為7.0～8.0。因該廠原水中加入聚合鋁后，其pH值下降的比較少，而該廠的原水pH在6.8～7.5，所以在該廠在原水預(yù)處理中未加堿化劑。如果為其他絮凝劑，如聚合鐵，仍需根據(jù)實(shí)驗(yàn)論證找出最佳pH值。

圖3 混凝曲線

表1 球型懸浮物沉降速度

4.2 水溫的影響與解決方法

水溫對(duì)混凝的效果影響很大，尤其是鋁鹽。當(dāng)水溫太低時(shí)，產(chǎn)生的凝絮細(xì)而松，水分較大，沉降很慢，所以效果差；溫度過高時(shí)，水中含有氣體不斷釋放，遇凝絮物黏附，使沉降速度減慢，氣泡多時(shí)凝絮物反而會(huì)上浮，導(dǎo)致水質(zhì)變差。水溫對(duì)出水濁度的影響見圖2所示［3］，由圖可看出水溫控制在25～30℃最好。因該廠地處華中，過年平均氣溫20℃，夏季處理是效果最好。我廠地處西北寒冷地區(qū)，冬季水溫較低，若用聚合鋁處理，效果會(huì)比較差，因此可采用受溫度影響較小的聚合鐵作為絮凝劑。同時(shí)，還要注意溫度變化不要過大、過頻繁，溫度變化一般應(yīng)不超過2℃。

4.3 水和混凝劑的混合速度的影響與解決方法

在水與混凝劑混合時(shí)，應(yīng)由快到慢，使水中混凝劑由開始就充分混合，及時(shí)與水中的雜質(zhì)起作用，在折流板反應(yīng)區(qū)紊流得到充分混合。進(jìn)水的速度應(yīng)控制好，不易太快和太慢，太快易打破凝絮物，太慢不利于混凝劑與水中雜質(zhì)和水充分混合，絮凝反應(yīng)池起始端控制在0.5-0.6m/s，末端控制在0.15-0.2m/s，停留時(shí)間20-30min；沉淀池內(nèi)流速控制在10-20mm/s。在投運(yùn)時(shí)還要注意，初始進(jìn)水量不能太大，一般在額定進(jìn)水量1/5，并加倍絮凝劑劑量。

4.4 凝聚劑加藥量的影響和解決方法

澄清池加入凝聚劑的目的是使水中的膠體、懸浮物在單純化學(xué)反應(yīng)中形成正負(fù)電解質(zhì)，與水中懸浮物和膠體形成附著，增加其密度利于沉降。如果凝聚劑量小，達(dá)不到最佳效果；如果加入量大會(huì)使出水中鋁離子含量增加，呈酸性，對(duì)下一步的除鹽設(shè)備工作造成不良影響?；炷齽﹦┝颗c出水濁度的關(guān)系曲線見圖3所示［2］（其中m點(diǎn)為最佳混凝劑劑量）。

該廠通過實(shí)驗(yàn)確定其加藥量為5mg/l，加藥量實(shí)驗(yàn)結(jié)果見圖4所示。

我廠將來在投運(yùn)改系統(tǒng)時(shí)根據(jù)不同季節(jié)，仍應(yīng)當(dāng)進(jìn)行加藥量實(shí)驗(yàn)，以保證出水水質(zhì)優(yōu)良。

4.5 澄清池泥渣層的影響和解決方法

圖4 實(shí)驗(yàn)加藥量與濁度關(guān)系曲線

澄清池在澄清過程中，會(huì)使水中懸浮物、泥沙、雜質(zhì)和浮游生物沉積下來，由于時(shí)間的作用，池中泥渣層會(huì)不斷提高，使池中的分離區(qū)逐漸變小，出水得不到有效沉降，出水水質(zhì)變差，不易形成凝絮物沉淀。所以必須控制好泥渣位，腐渣、死渣應(yīng)及時(shí)排掉，保證泥渣活性和新鮮。該廠通過沉降比試驗(yàn)得出，一般情況下，第1反應(yīng)室的泥渣位控制在20%～30%，第2反應(yīng)室的泥渣位控制在15%～20%。保證泥渣活性是因?yàn)樗涝?、腐渣中含有微生物和?xì)菌較多，在適當(dāng)溫度下易于繁殖，對(duì)下一步的除鹽設(shè)備中樹脂有污染，導(dǎo)致出水差，而且進(jìn)入汽輪機(jī)、鍋爐內(nèi)部部件后易產(chǎn)生結(jié)垢現(xiàn)象，影響機(jī)組安全經(jīng)濟(jì)穩(wěn)定運(yùn)行。解決的辦法就是通過沉降比試驗(yàn)，定期進(jìn)行排查。當(dāng)渣位低時(shí)可以人工制造泥渣，調(diào)整渣位的高低。泥渣同時(shí)具有接觸介質(zhì)的作用、吸附作用和催化作用，泥渣在絮凝過程中起到結(jié)晶核的作用，所以要控制好泥渣的渣位，特別是夏季更應(yīng)注意保持泥渣的鮮活性。

4.6 助凝聚劑的作用

在混凝過程中，為了提高混凝效果，有時(shí)可以添加輔助劑。如江水汛期或江水枯期，水中色度大、懸浮物、雜質(zhì)較多時(shí)，為了達(dá)到更好的混凝效果需加助凝劑；另外澄清池初啟動(dòng)時(shí)，也可加助凝劑，使澄清池盡快形成泥渣，起到加速絮凝作用，增加絮凝的牢固性，充當(dāng)凝絮的骨架材料。根據(jù)我廠所處地理位置及氣象資料，4-6月份水中色度大、懸浮物多，處理時(shí)應(yīng)當(dāng)加助凝劑。

5 結(jié)語

（1）根據(jù)上述處理方法，該廠機(jī)械攪拌澄清池穩(wěn)定出水量可達(dá)到480m3/h。（2）高效澄清池出水合格率完全達(dá)到技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，出水濁度最佳時(shí)小于1.5NTU。（3）該廠地處華中，雨水較多，水中含鹽量較低，我廠地處西北，原水含鹽量較華中地區(qū)高，宜在澄清池后增設(shè)重力式雙閥過濾器，保證進(jìn)入化學(xué)除鹽系統(tǒng)的水質(zhì)優(yōu)良。（4）有條件的可增設(shè)自動(dòng)加絮凝凝劑控制裝置，以便保證單位進(jìn)水量下的加藥劑量，消除人為因數(shù)引起的遲后操作而導(dǎo)致水質(zhì)變差。

今后若能將這一方法應(yīng)用到我廠補(bǔ)給水的預(yù)處理過程中，相信也將達(dá)到同樣的效果。澄清池調(diào)整的方法和途徑很多，需要深入仔細(xì)地研究，運(yùn)用科學(xué)方法反復(fù)試驗(yàn)論證，找出更方便、更快捷、更經(jīng)濟(jì)的解決方法和途徑。

［1］陳志和.國產(chǎn)600MW超臨界火力發(fā)電技術(shù)叢書：電廠化學(xué)設(shè)備及系統(tǒng)［M］.北京：中國電力出版社，2006：25-33.

［2］李培元.火力發(fā)電廠水處理及水質(zhì)控制—2版［M］.北京：中國電力出版社，2008：32-41.

［3］丁桓如，吳春華，龔云峰，等.工業(yè)用水處理工程［M］.北京：清華大學(xué)出版社，2005：63-64.

魏興成（1982—），男，陜西南鄭人，廠辦主任、工程師、研究方向：電廠化學(xué)，電力行業(yè)多臺(tái)機(jī)組化學(xué)系統(tǒng)課題研究、啟動(dòng)、調(diào)試，基建工程管理。