某核電廠海水淡化混凝沉淀池斜板老化事件分析

鄧銀萍

摘 要 某核電廠海水淡化混凝沉淀池在注水后不久出現(xiàn)綁繩斷裂、斜板上浮現(xiàn)象，查看發(fā)現(xiàn)斜板老化。本文從技術(shù)角度對(duì)該事件進(jìn)行分析，明確事件處理方案。

關(guān)鍵詞 海水淡化；斜板；沉淀池；成品保護(hù)

中圖分類號(hào) TM6 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 2095-6363（2017）16-0075-02

反滲透膜法海水淡化技術(shù)具有投資低、能耗低等優(yōu)點(diǎn)，但海水預(yù)處理要求高。某核電廠海水淡化系統(tǒng)采用膜法海水淡化技術(shù)。系統(tǒng)預(yù)處理采用混凝、沉淀、石英砂過濾的工藝，設(shè)置有3臺(tái)混凝沉淀池。沉淀池采用升流式異向流斜板沉淀池，布置在室外，斜板板長(zhǎng)1 000mm，間距25mm，厚度1mm，傾角60°。斜板材質(zhì)為乙丙共聚，由大板及肋條組成，散件到核電現(xiàn)場(chǎng)后由供方技術(shù)人員熱熔焊接成塊。斜板安裝形式為單層立體平鋪方式，依次、緊密擺放在托管上，上部有壓管，用尼龍綁繩進(jìn)行固定，每池安裝斜板336m2，共1 008m2。斜板由施工單位負(fù)責(zé)安裝，供方技術(shù)人員指導(dǎo)安裝。

1 事件概述

2015年6月—7月，某核電廠海水淡化系統(tǒng)3臺(tái)混凝沉淀池相繼出現(xiàn)斜板壓管綁繩斷裂、斜板上浮現(xiàn)象。最先出現(xiàn)該問題的C池灌水完成僅10天，而斜板安裝已超過半年。斜板到貨、安裝、沉淀池灌水及發(fā)現(xiàn)斜板上浮的時(shí)間詳見表1。

各方現(xiàn)場(chǎng)查看后，發(fā)現(xiàn)斜板上部（約30cm長(zhǎng)）已老化變脆，綁繩斷裂處也明顯老化。供方提出現(xiàn)場(chǎng)成品保護(hù)不當(dāng)，未及時(shí)進(jìn)行灌水保護(hù)。與此同時(shí)，某核電廠對(duì)供方斜板設(shè)計(jì)、供貨提出質(zhì)疑。

2 斜板沉淀池介紹

1）斜板沉淀池的優(yōu)缺點(diǎn)。斜板沉淀池是根據(jù)淺池沉淀理論，在沉淀區(qū)裝置許多間隔較小的平行斜板，增加沉降面積、改善水力條件，以提高沉淀效率的新型沉淀池。

斜板沉淀池的優(yōu)點(diǎn)：水力負(fù)荷高，為其他沉淀池的1倍以上；沉淀面積大，沉淀效率高，停留時(shí)間短，產(chǎn)水量大；利用了層流原理，水力條件好，雷諾數(shù)Re小，弗勞德數(shù)Fr大，提高了沉淀池的處理能力；占地少，節(jié)省土建投資[1]。

斜板沉淀池的缺點(diǎn)：由于停留時(shí)間短，其緩沖能力差，在運(yùn)轉(zhuǎn)中遇到水量、水質(zhì)變化時(shí)，應(yīng)注意加強(qiáng)管理；斜板容易堵塞，維護(hù)管理較難，使用一段時(shí)間后需更換斜板。采用斜板沉淀池時(shí)，還應(yīng)注意絮凝的完善和排泥布置的合理等。

2）淺池理論。設(shè)斜板沉淀池池長(zhǎng)為L(zhǎng)，池深為H，池中水平流速為v，顆粒沉速為u0，在理想狀態(tài)下，L/H=v/u0。可見L與v值不變時(shí)，池身越淺，可被去除的懸浮物顆粒越小。若用水平隔板，將H分成n層，每層層深為H/n，在u0與v不變的條件下，只需L/n，就可以將沉速為u0的顆粒去除，即總?cè)莘e可減少到原來的1/n。同理，L不變，由于池深為H/n，則水平流速可增加到nv，仍能將沉速為u0的顆粒除去，即處理能力提高n倍。此即為哈真（Hazen）提出的淺池理論。

為解決各層的排泥問題，工程上將水平隔層改為與水平面傾斜成一定角度的斜面，一般是50°～60°的夾角，以便沉降的污泥能夠自動(dòng)沿斜面滑下，這種形式即為斜板沉淀池。

3）異向流斜板沉淀池設(shè)計(jì)參數(shù)。異向流斜板沉淀池的設(shè)計(jì)，基本要求如下：1）斜板垂直凈距一般采用80mm～100mm；2）斜板長(zhǎng)度一般為1.0m～1.2m；3）斜板傾角一般為60°；4）斜板區(qū)上部水深一般為0.5m～1.0m；5）斜板區(qū)底部緩沖層高度一般為0.5m～1.0m。

4）斜板沉淀池填料材質(zhì)。斜板沉淀池填料材質(zhì)主要有聚丙烯、聚氯乙烯、乙丙共聚和玻璃鋼等。斜板沉淀池在水處理領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用，技術(shù)成熟，乙丙共聚填料也具有相當(dāng)?shù)氖褂靡?guī)模，某核電廠海水淡化系統(tǒng)斜板沉淀池設(shè)計(jì)符合要求。

3 原因分析

斜板老化是在綁繩斷裂、斜板上浮后的檢查過程中發(fā)現(xiàn)。斜板為乙丙共聚材質(zhì)，屬塑料制品，塑料具有質(zhì)輕、比強(qiáng)度高、韌性良好、減磨耐磨性好、電絕緣性好、耐蝕性好、導(dǎo)熱系數(shù)小、易老化、易燃、耐熱性差、剛度小[2]的特點(diǎn)，而乙丙共聚塑料的主要缺點(diǎn)是耐光性能差、易老化、低溫韌性和染色性能不好。由于斜板在安裝后超過半年未進(jìn)行成品保護(hù)，初步判斷斜板老化的原因是長(zhǎng)時(shí)間光照所致。

現(xiàn)場(chǎng)查看及抽樣發(fā)現(xiàn)：最早灌水的A池斜板上浮情況明顯好于最后灌水的C池，B池居中；斜板上部10cm范圍輕掰即斷裂，上部30cm韌性、彈性很差，而斜板下部大幅度彎折后依然未出現(xiàn)折痕，韌性、彈性良好。上述情況表明供方原始供貨斜板質(zhì)量可靠，斜板上部老化與光照存在直接關(guān)系，斜板老化的直接原因是施工單位未及時(shí)對(duì)安裝后的斜板進(jìn)行灌水成品保護(hù)。

4 處理方案

1）上部老化斜板能否照用。若斜板照用，運(yùn)行過程中可能出現(xiàn)老化斜板破碎情況，掉落的板材碎片密度約0.91g/cm3，小于海水密度，板材碎片大部分將隨上部出水進(jìn)入下一處理單元，影響沉淀池出水水質(zhì)，少量板材碎片可能隨污泥沉入水底堵塞排泥閥，造成管理困難。故供方建議將斜板全部更換。

2）斜板上部老化部分能否截除?？紤]斜板全部更換成本較高，現(xiàn)場(chǎng)提出將斜板上部老化部分截除的方案，此舉可避免老化斜板后續(xù)破碎的風(fēng)險(xiǎn)。但截短后斜板長(zhǎng)度約0.7m，接觸面積變小，且設(shè)計(jì)斜板長(zhǎng)度一般為1.0m～1.2m，沉淀效果缺乏工程實(shí)踐參考，出水水質(zhì)指標(biāo)能否合格無法預(yù)估。如將上部老化斜板截除后，重新熱熔焊接相應(yīng)長(zhǎng)度斜板，雖能節(jié)省材料，但工程量大，成本與斜板全部更換相差不大，且缺乏工程實(shí)踐。故截除方案不可行。

3）最終處理方案。該核電廠海淡系統(tǒng)主要為后續(xù)3、4號(hào)機(jī)組提供用水，同時(shí)作為一期備用水源，海淡系統(tǒng)調(diào)試結(jié)束后到正式投用可能間隔幾年。如將斜板全部更換，幾年后系統(tǒng)正式投用時(shí)可能面臨斜板再次老化需更換的狀況。

綜合考慮斜板沉淀池的優(yōu)缺點(diǎn)，兼顧進(jìn)度、成本等因素，經(jīng)各方討論，由施工單位對(duì)所有斜板進(jìn)行沖洗試驗(yàn)，在一定的水壓沖洗下，對(duì)出現(xiàn)破損的斜板進(jìn)行更換，其余斜板照用，所有綁繩全部更換，斜板重新安裝，最終更換斜板166m2。斜板重新安裝后即進(jìn)行了灌水保護(hù)，目前未再出現(xiàn)問題。

5 結(jié)論

斜板沉淀池所用斜板，在光照等情況下極易老化，在安裝后應(yīng)及時(shí)采取灌水或覆蓋等成品保護(hù)措施，避免給工程造成損失。

參考文獻(xiàn)

[1]黃勝.斜管沉淀池的原理、構(gòu)造、設(shè)計(jì)參數(shù)及其應(yīng)用[J].才智，2013（15）：213-214.

[2]全國造價(jià)工程師執(zhí)業(yè)資格考試培訓(xùn)教材編審委員會(huì).建設(shè)工程技術(shù)與計(jì)量（安裝工程）[M].北京：中國計(jì)劃出版社，2013.endprint