劉玉安，劉衛(wèi)東，林開洪，李 成

(1.國(guó)電南京自動(dòng)化股份有限公司，江蘇 南京 210032;2.國(guó)電泉州熱電有限公司，福建 泉州 362804; 3.廈門恩格節(jié)能科技有限公司，福建 廈門 361000)

600 m3/h凈水站原水處理系統(tǒng)工藝改進(jìn)與實(shí)施

劉玉安1，劉衛(wèi)東2，林開洪3，李 成1

(1.國(guó)電南京自動(dòng)化股份有限公司，江蘇 南京 210032;2.國(guó)電泉州熱電有限公司，福建 泉州 362804; 3.廈門恩格節(jié)能科技有限公司，福建 廈門 361000)

針對(duì)電廠制水裝置進(jìn)行了系統(tǒng)改造，提出了一種新工藝并加以實(shí)施.介紹了PWT型機(jī)械加速澄清池和虹吸濾池的設(shè)計(jì)改進(jìn)和實(shí)施過程.指出了PWT型機(jī)械加速澄清池和虹吸濾池聯(lián)合處理工藝在低濁度原水處理凈水站項(xiàng)目的可行性.結(jié)果表明，工藝滿足相關(guān)技術(shù)規(guī)程，達(dá)到相關(guān)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的要求.

PWT型機(jī)械加速澄清池;虹吸濾池;凈水站;低濁度

國(guó)電泉州熱電有限公司現(xiàn)有原水處理裝置共3套，總制水能力為810 m3/h，平時(shí)勉強(qiáng)滿足電廠用水要求，若單臺(tái)裝置發(fā)生故障或進(jìn)行檢修，總制水量將滿足不了電廠用水需求.因此，電廠決定對(duì)凈水站進(jìn)行新增擴(kuò)容，新增一套處理能力為600 m3/h的原水處理系統(tǒng).該項(xiàng)目產(chǎn)水進(jìn)入清凈水池，分別供應(yīng)生活水、消防水、化學(xué)水及工業(yè)水.

電廠凈水站原水預(yù)處理采用的主要工藝流程為:原水—混凝—沉淀澄清—過濾.混凝和沉淀分別指的是絮凝物的形成和沉降，其中集合混凝和沉淀的澄清器處理在電廠中的應(yīng)用越來越廣泛.［1］PWT型機(jī)械加速澄清池過去主要用于石灰法中水處理，由于其施工簡(jiǎn)單、結(jié)構(gòu)合理等特點(diǎn)，近幾年在電廠原水預(yù)處理中逐漸被采用，且運(yùn)行穩(wěn)定、處理效果好.［2］電廠凈水站過濾單元主要采用壓力過濾設(shè)備和無閥濾池類重力過濾設(shè)備.無閥濾池類過濾設(shè)備由于處理水量大、無需大型閥門、動(dòng)力消耗低等特點(diǎn)，被廣泛用于電廠凈水站.［1］

針對(duì)新增凈水站原水處理系統(tǒng)，本文提出了一種新工藝，并在設(shè)計(jì)及調(diào)試過程中對(duì)其進(jìn)行了系統(tǒng)優(yōu)化.

1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1.1 系統(tǒng)工藝流程

新增凈水站原水處理系統(tǒng)工藝流程如圖1所示.圖1中，原水池中原水經(jīng)升壓泵提升至澄清池，升壓泵至澄清池管路設(shè)管式混合器，澄清池出水自動(dòng)流入濾池，濾池出水進(jìn)入清凈水池備用，澄清池排泥進(jìn)入原有泥水池，濾池反沖洗水排入原水池.管式混合器為靜態(tài)管式混合器，澄清池采用PWT型機(jī)械加速澄清池，濾池采用虹吸濾池.

圖1 系統(tǒng)工藝流程

1.2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)思路

新增凈水站原水處理系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程中遵循節(jié)能、節(jié)水、高效的整體思路.靜態(tài)管式混合器無需動(dòng)力，所加藥劑經(jīng)過混合器的靜態(tài)旋型葉片進(jìn)行充分混合.混合器中依次加入殺菌劑、堿及混凝劑.殺菌劑主要針對(duì)夏季高溫季節(jié)水體進(jìn)行殺菌，堿液用于調(diào)節(jié)雨季水體的pH值，混凝劑用于混凝去濁.PWT型機(jī)械加速澄清池結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，水力負(fù)荷高.機(jī)械加速澄清池由于增設(shè)內(nèi)部污泥回流措施較折流通道類澄清池更適合處理低濁度水.虹吸濾池處理水量大，不需要設(shè)置大型的自動(dòng)控制閥門，重力反洗相較水泵反洗節(jié)能.虹吸濾池反洗耗水量相對(duì)較大，系統(tǒng)反洗排水至原水池，增加原水中絮體含量，對(duì)低濁水而言可節(jié)約混凝劑加藥量.

2 PWT型機(jī)械加速澄清池的設(shè)計(jì)及調(diào)試

2.1 澄清池類型的選擇

由于葉輪提升內(nèi)回流裝置的存在，我國(guó)火電廠中機(jī)械加速澄清池廣泛應(yīng)用于低濁度原水處理.傳統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)型(S774)機(jī)械加速澄清池也在實(shí)際運(yùn)用中，由于其池型復(fù)雜，土建施工難度較大，導(dǎo)致集水槽水平度較差、出水偏流，且傘形罩底部回流縫隙寬窄不一，影響水的均勻回流，從而影響泥渣層形成，影響出水水質(zhì).［3］PWT型機(jī)械加速澄清池構(gòu)造相對(duì)簡(jiǎn)單，內(nèi)構(gòu)件采用鋼結(jié)構(gòu)原件，可有效解決上述問題.

PWT型機(jī)械加速澄清池引進(jìn)自英國(guó)，目前在我國(guó)主要應(yīng)用于石灰法中水處理項(xiàng)目.由于PWT型機(jī)械加速澄清池和傳統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)機(jī)械加速澄清池作用機(jī)理相似，因此在原水處理凈水站中也得到一定的應(yīng)用，例如在華能左權(quán)等電廠原水預(yù)處理中應(yīng)用效果較好.在相同池徑及高度的情況下，PWT型機(jī)械加速澄清池比標(biāo)準(zhǔn)池處理能力提高了約20%，且具有良好的耐沖擊能力.［2］

2.2 PWT型機(jī)械加速澄清池的構(gòu)造與特點(diǎn)

PWT型機(jī)械加速澄清池包括第一反應(yīng)區(qū)、第二反應(yīng)區(qū)、分離區(qū)(含斜板)、攪拌機(jī)、刮泥機(jī)、集水槽、廊道橋架等，主要構(gòu)造如圖2所示.

進(jìn)水沿切線方向進(jìn)入第一反應(yīng)區(qū)，進(jìn)水和經(jīng)提升攪拌葉輪回流的污泥在第一反應(yīng)區(qū)內(nèi)進(jìn)行混合，發(fā)生絮凝反應(yīng)形成微小絮體.經(jīng)混凝的水體經(jīng)第一反應(yīng)區(qū)進(jìn)入第二反應(yīng)區(qū)，在第二反應(yīng)區(qū)內(nèi)水體擾動(dòng)性變?nèi)?，微小絮體長(zhǎng)大并與回流泥渣顆粒粘附.后經(jīng)第二反應(yīng)區(qū)進(jìn)入分離區(qū)，沉淀性能好的大顆粒絮體在分離區(qū)底部即可有效沉淀，沉淀性能較差的絮體上升到斜板區(qū)利用淺層沉降原理進(jìn)行深度分離.

圖2 PWT型機(jī)械加速澄清池主要構(gòu)造示意

本文設(shè)計(jì)的PWT型機(jī)械加速澄清池具有如下特點(diǎn).

(1)池體內(nèi)部構(gòu)件為鋼結(jié)構(gòu)，安裝簡(jiǎn)單，工藝可控.池體內(nèi)構(gòu)件包括第一反應(yīng)區(qū)直筒，第二反應(yīng)區(qū)直筒(底部裙裝)，提升攪拌葉輪和鐘形罩，集水槽等.

(2)提升攪拌器采用調(diào)速裝置，可根據(jù)回流需求調(diào)整攪拌器轉(zhuǎn)速，水質(zhì)水量適應(yīng)性好.

(3)第一反應(yīng)區(qū)、第二反應(yīng)區(qū)設(shè)計(jì)更符合快速混凝和慢速絮凝的G值要求.PWT型機(jī)械加速澄清池第一反應(yīng)區(qū)攪拌強(qiáng)度大，速度梯度高，停留時(shí)間短，有利于混凝反應(yīng)的進(jìn)行.第二反應(yīng)區(qū)速度梯度低，停留時(shí)間長(zhǎng)，有利于絮體礬花的形成，避免礬花由于剪切力破碎.

(4)分離區(qū)上部設(shè)置斜板，以保證出水效果.斜板區(qū)利用淺層沉降原理，增強(qiáng)沉淀分離效果.

(5)具體設(shè)計(jì)參數(shù)如下:池體內(nèi)徑Φ為18 m，第一反應(yīng)區(qū)筒體內(nèi)徑Φ1為2.8 m，第二反應(yīng)區(qū)筒體內(nèi)徑Φ2為8 m，攪拌葉輪轉(zhuǎn)速為3～12 r/min.

2.3 PWT型機(jī)械加速澄清池的調(diào)試

2.3.1 混凝劑加藥量的確定

取原水進(jìn)行燒杯實(shí)驗(yàn)確定最佳加藥量，加入混凝劑聚合氯化鋁以100 r/min的轉(zhuǎn)速快速攪拌1 min，再以30 r/min的轉(zhuǎn)速慢速攪拌8 min，靜止10 min，觀察加藥量變化對(duì)上清液效果的影響.加藥量和濁度的對(duì)應(yīng)關(guān)系如表1所示.

由表1可知，混凝劑的最佳加藥量為9 mg/ L，此時(shí)的上清液濁度為0.63 NTU.

表1 加藥量和濁度的對(duì)應(yīng)關(guān)系

2.3.2 PWT機(jī)械加速澄清池的啟動(dòng)及調(diào)試

低濁度原水采用機(jī)械加速澄清池處理時(shí)需要投加外來污泥以滿足污泥回流的需求.污泥的投加提供礬花的晶核，便于更好地形成大顆粒礬花.本文中PWT機(jī)械加速澄清池啟動(dòng)時(shí)投加土壤污泥固體0.5 t，經(jīng)調(diào)試運(yùn)行證明滿足啟動(dòng)要求.

調(diào)試初期藥劑投加量為30 mg/L時(shí)，機(jī)械加速澄清池出水效果最好，小于或大于30 mg/L時(shí)上清液均有礬花絮體存在.分析原因?yàn)?加藥量小于30 mg/L時(shí)因加藥量不足導(dǎo)致混凝反應(yīng)不徹底;加藥量大于30 mg/L時(shí)因加藥量過大導(dǎo)致混凝劑過剩而影響出水效果.隨著投加土壤污泥在池體內(nèi)充分混合，形成礬花的晶核增加，調(diào)試期間加藥量逐漸減少，在調(diào)試連續(xù)運(yùn)行到24 h左右加藥量減少至9 mg/L時(shí)，出水效果最好，濁度值為0.5～0.6 NTU.運(yùn)行到18 h左右出水濁度開始變差，濁度值在3 NTU左右.分析原因?yàn)?池體中污泥量過大.開啟排泥管閥門排泥5～10 min，出水濁度下降至正常值.正常運(yùn)行期間建議運(yùn)行12～18 h左右排泥一次，時(shí)間為5～10 min.

2.4 調(diào)試結(jié)果

選擇PWT型機(jī)械加速澄清池處理低濁水，混凝澄清效果良好.無斜板單元的機(jī)械加速澄清池清水區(qū)上升流速0.8～1.1 mm/s，有斜板單元時(shí)流速可提升至規(guī)范值的1.6～2倍.該系統(tǒng)機(jī)械加速澄清池在運(yùn)行出力600 m3/h時(shí)清水區(qū)上升流速0.82 mm/s，處于《DL/T 5068—2006火力發(fā)電廠化學(xué)設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程》規(guī)定的下限，并留有一定的負(fù)荷余量.［4］

3 虹吸濾池的設(shè)計(jì)及調(diào)試

3.1 濾池類型的選擇

由于動(dòng)力消耗小、處理水量大等原因，重力式濾池在火電廠原水處理中應(yīng)用較為廣泛.對(duì)于200 m3/h及以下處理量的小型凈水站項(xiàng)目一般采用鋼制重力無閥濾池，對(duì)于200 m3/h以上的凈水站項(xiàng)目多采用虹吸濾池、空氣擦洗濾池、V型濾池等.由于鋼制構(gòu)筑物結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、空氣輔助擦洗效果好，近幾年空氣擦洗濾池在火電廠應(yīng)用較多.相比較虹吸濾池，空氣擦洗濾池也存在如下問題:

(1)空氣擦洗濾池存在空氣輔助擦洗，因此需要風(fēng)機(jī)動(dòng)力消耗;

(2)空氣擦洗濾池需要配置自動(dòng)切換閥門，系統(tǒng)配置較虹吸濾池復(fù)雜;

(3)空氣擦洗濾池每組為單獨(dú)的圓形池體，占地面積較大;

(4)由于內(nèi)部封閉構(gòu)造較多，空氣擦洗濾池存在檢修困難等問題.［1］

本文中系統(tǒng)原水濁度低，經(jīng)過機(jī)械加速澄清池處理后出水濁度低至1 NTU以下，對(duì)濾池的反洗要求相對(duì)較低，沒有輔助空氣擦洗系統(tǒng)也可滿足運(yùn)行要求，因此采用虹吸濾池.

3.2 虹吸濾池的構(gòu)造與特點(diǎn)

虹吸濾池包括配水進(jìn)水渠、過濾區(qū)、過濾層、清水區(qū)、排水槽、排水渠等，主要構(gòu)造如圖3所示.管路閥門包括進(jìn)水虹吸管、進(jìn)水虹吸輔助管、進(jìn)水虹吸破壞管路閥門、進(jìn)水虹吸強(qiáng)制破壞管路閥門、反洗虹吸管、反洗虹吸輔助管、反洗虹吸抽氣管、反洗強(qiáng)制虹吸輔助管路閥門、反洗虹吸破壞計(jì)時(shí)管路閥門、反洗強(qiáng)制破壞管路閥門、反洗虹吸排氣管路閥門.

機(jī)械加速澄清池出水自流入虹吸濾池進(jìn)水配水渠，經(jīng)進(jìn)水虹吸管流入過濾區(qū).進(jìn)入過濾區(qū)的水經(jīng)過濾層過濾后進(jìn)入中間清水區(qū).隨過濾時(shí)間推移，濾層阻力逐步增大，過濾區(qū)液位升高至反洗排放虹吸管后抽空反洗虹吸管內(nèi)空氣形成反洗.反洗過程中計(jì)時(shí)水槽中液位下降，當(dāng)液位下降到反洗虹吸破壞管反洗一定時(shí)間(5～10 min)后，計(jì)時(shí)水槽中液位下降至反洗虹吸破壞管空氣聯(lián)通時(shí)，反洗停止.過濾區(qū)液位上升至進(jìn)水虹吸破壞管封閉時(shí)，進(jìn)水虹吸形成，過濾運(yùn)行重新開始.

本文設(shè)計(jì)的虹吸濾池在傳統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)圖集虹吸濾池基礎(chǔ)上進(jìn)行了優(yōu)化改進(jìn)，具有如下特點(diǎn).

(1)過濾系統(tǒng)無大型閥門，無反洗設(shè)備，節(jié)約工程造價(jià).

(2)重力反洗，反洗時(shí)不需要?jiǎng)恿υO(shè)備，節(jié)能.

(3)過濾層采用單層石英砂濾料，石英砂粒徑0.8～1.4 mm，在保證過濾效果的同時(shí)延長(zhǎng)了反洗時(shí)間.

(4)濾板采用開孔濾板和水帽構(gòu)造.開孔濾板采用預(yù)制鋼砼濾板，該濾板結(jié)構(gòu)強(qiáng)度高，表面平整度好，便于安裝.水帽采用衛(wèi)生級(jí)小阻力ABS水帽，強(qiáng)度高，不易腐蝕，過水均勻性好.

(5)強(qiáng)制反洗輔助管路進(jìn)水管分別引至每組濾池，強(qiáng)制反洗形成速度快.

(6)調(diào)節(jié)堰板采用鋼制結(jié)構(gòu)，防腐性好，過水均勻性好.

(7)反洗虹吸管進(jìn)水處設(shè)置新型防渦柵，防止反洗時(shí)形成漩渦帶入空氣.

(8)具體設(shè)計(jì)參數(shù)如下:池體數(shù)量為6，兩側(cè)2×3布置;濾池總外形尺寸為9.8 m×11.6 m，單池過濾區(qū)尺寸為3.5 m×3 m.

圖3 虹吸濾池主要構(gòu)造示意

3.3 虹吸濾池的調(diào)試

(1)調(diào)整進(jìn)水堰板的高度，以保證每格濾池均勻進(jìn)水.

(2)調(diào)試期間發(fā)現(xiàn)進(jìn)水虹吸輔助管進(jìn)水期間對(duì)濾料層形成沖擊坑，在進(jìn)水虹吸輔助管末端增設(shè)布水擋板，解決對(duì)濾料的沖擊現(xiàn)象.

(3)調(diào)試期間發(fā)現(xiàn)反洗虹吸形成慢.分析原因?yàn)?反洗虹吸輔助管長(zhǎng)度過長(zhǎng)造成反洗虹吸管內(nèi)空氣不能及時(shí)排出，形成憋壓，濾池水位到達(dá)反洗虹吸輔助管上端位置也不能快速進(jìn)入輔助管.若改動(dòng)輔助管長(zhǎng)度則工作量較大，可增設(shè)反洗虹吸排氣管，有效解決上述問題.反洗虹吸排氣管為在反洗虹吸強(qiáng)制破壞管旁設(shè)置排氣旁路.排氣旁路頂端設(shè)置自重力密封排氣閥.

(4)調(diào)試期間發(fā)現(xiàn)進(jìn)水虹吸形成較慢.分析原因?yàn)?進(jìn)水虹吸輔助管頂部進(jìn)水渠內(nèi)形成漩渦夾帶入空氣，影響進(jìn)水虹吸輔助管的抽氣效果.采取在進(jìn)水虹吸輔助管頂端增設(shè)防渦板的措施，可有效解決上述問題.

(5)調(diào)試期間觀察記錄虹吸濾池最佳反洗歷時(shí)，在保證反洗效果的同時(shí)，節(jié)約用水.

(6)經(jīng)過為期一周的調(diào)試運(yùn)行，600 m3/h運(yùn)行條件下該項(xiàng)目虹吸濾池反洗周期為18～24 h，反洗歷時(shí)5 min.

3.4 調(diào)試結(jié)果

選擇虹吸濾池處理低濁水，過濾效果良好，并且能達(dá)到減少設(shè)備投資和運(yùn)行能耗的目的.該系統(tǒng)虹吸濾池運(yùn)行出力600 m3/h時(shí)過濾速度為9.52 m/h，強(qiáng)制流速為11.43 m/h，滿足《DL/T 5068—2006火力發(fā)電廠化學(xué)設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程》所規(guī)定的正常濾速8～10 m/h，強(qiáng)制濾速10～12 m/ h的要求.［4］由于該系統(tǒng)原水經(jīng)機(jī)械加速澄清池處理后濁度僅為0.52 NTU左右，過濾速度可適當(dāng)放大，濾池處理負(fù)荷留有一定的負(fù)荷余量.

4 結(jié)語

PWT型機(jī)械加速澄清池和虹吸濾池聯(lián)合處理低濁度原水用于電廠凈水站項(xiàng)目，出水效果良好.在設(shè)計(jì)進(jìn)水流量600 m3/h條件下，凈水站的進(jìn)出水濁度為2.56 NTU，機(jī)械加速澄清池出水濁度為0.52 NTU，虹吸濾池最終產(chǎn)水濁度為0.06 NTU，明顯小于電廠原有“折流反應(yīng)沉淀+空擦濾池”工藝裝置0.4 NTU的產(chǎn)水濁度值.產(chǎn)水滿足《GB 5749—2006生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》中濁度不大于1 NTU的要求.

［1］陳志和.電廠化學(xué)設(shè)備及系統(tǒng)［M］.北京:中國(guó)電力出版社，2006:34-48.

［2］李小軍，劉勇，和慧勇，等.新型機(jī)械加速澄清池在原水預(yù)處理中的應(yīng)用［J］.山西水利科技，2012(3):90-96.

［3］楊寶紅，汪德良，王正江，等.火力發(fā)電廠廢水處理與回用［M］.北京:化學(xué)工業(yè)出版社，2006:36-40.

［4］中華人民共和國(guó)國(guó)家發(fā)展和改革委員會(huì).DL/T 5068—2006火力發(fā)電廠化學(xué)設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程［S］.北京:中國(guó)電力出版社.2007:12-62.

(編輯 桂金星)

Technology Improvement＆Implementation of Source Water Treatment System in the 600 m3/h Water-purifying Station Expanding Capacity Project

LIU Yu＇an1，LIU Weidong2，LIN Kaihong3，LI Cheng1
(1.Guodian Nanjing Automation Co.，Ltd，Nanjing210032，China; 2.Guodian Quanzhou Cogeneration Power Plant Co.，Ltd，Quanzhou362804，China; 3.Xiamen Enge Energy Saving Technology Co.，Ltd，Xiamen361000，China)

The source water treatment equipment of power plants is systematically improved and a new process is put forward and implemented.The design improvement and implementation process of the PWT mechanical accelerated clarifier and siphon filter is analyzed.The feasibility of PWT mechanical accelerated clarifier is pointed out and siphon filter processes is used in water-purifying station which has low turbidity.The processes conform with relevant technical regulations，and meet the relevant national standards.

PWTmechanicalacceleratedclarifier;siphonfilter;water-purifyingstation; low turbidity

TU 991.2

A

1006-4729(2015)03-0283-05

10.3969/j.issn.1006-4729.2015.03.019

2015-01-14

劉玉安(1981-)，男，碩士，工程師，山東即墨人.主要研究方向?yàn)殡姀S水處理技術(shù).E-mail: 13851702546@139.com.