劉玉安，劉衛(wèi)東，林開洪，李 成

(1.國電南京自動化股份有限公司，江蘇 南京 210032;2.國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)工藝改進與實施

劉玉安1，劉衛(wèi)東2，林開洪3，李 成1

(1.國電南京自動化股份有限公司，江蘇 南京 210032;2.國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)

針對電廠制水裝置進行了系統(tǒng)改造，提出了一種新工藝并加以實施.介紹了PWT型機械加速澄清池和虹吸濾池的設計改進和實施過程.指出了PWT型機械加速澄清池和虹吸濾池聯合處理工藝在低濁度原水處理凈水站項目的可行性.結果表明，工藝滿足相關技術規(guī)程，達到相關國家標準的要求.

PWT型機械加速澄清池;虹吸濾池;凈水站;低濁度

國電泉州熱電有限公司現有原水處理裝置共3套，總制水能力為810 m3/h，平時勉強滿足電廠用水要求，若單臺裝置發(fā)生故障或進行檢修，總制水量將滿足不了電廠用水需求.因此，電廠決定對凈水站進行新增擴容，新增一套處理能力為600 m3/h的原水處理系統(tǒng).該項目產水進入清凈水池，分別供應生活水、消防水、化學水及工業(yè)水.

電廠凈水站原水預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用越來越廣泛.［1］PWT型機械加速澄清池過去主要用于石灰法中水處理，由于其施工簡單、結構合理等特點，近幾年在電廠原水預處理中逐漸被采用，且運行穩(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備和無閥濾池類重力過濾設備.無閥濾池類過濾設備由于處理水量大、無需大型閥門、動力消耗低等特點，被廣泛用于電廠凈水站.［1］

針對新增凈水站原水處理系統(tǒng)，本文提出了一種新工藝，并在設計及調試過程中對其進行了系統(tǒng)優(yōu)化.

1 系統(tǒng)設計

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，原水池中原水經升壓泵提升至澄清池，升壓泵至澄清池管路設管式混合器，澄清池出水自動流入濾池，濾池出水進入清凈水池備用，澄清池排泥進入原有泥水池，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)設計思路

新增凈水站原水處理系統(tǒng)設計過程中遵循節(jié)能、節(jié)水、高效的整體思路.靜態(tài)管式混合器無需動力，所加藥劑經過混合器的靜態(tài)旋型葉片進行充分混合.混合器中依次加入殺菌劑、堿及混凝劑.殺菌劑主要針對夏季高溫季節(jié)水體進行殺菌，堿液用于調節(jié)雨季水體的pH值，混凝劑用于混凝去濁.PWT型機械加速澄清池結構簡單，水力負荷高.機械加速澄清池由于增設內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，不需要設置大型的自動控制閥門，重力反洗相較水泵反洗節(jié)能.虹吸濾池反洗耗水量相對較大，系統(tǒng)反洗排水至原水池，增加原水中絮體含量，對低濁水而言可節(jié)約混凝劑加藥量.

2 PWT型機械加速澄清池的設計及調試

2.1 澄清池類型的選擇

由于葉輪提升內回流裝置的存在，我國火電廠中機械加速澄清池廣泛應用于低濁度原水處理.傳統(tǒng)標準型(S774)機械加速澄清池也在實際運用中，由于其池型復雜，土建施工難度較大，導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.［3］PWT型機械加速澄清池構造相對簡單，內構件采用鋼結構原件，可有效解決上述問題.

PWT型機械加速澄清池引進自英國，目前在我國主要應用于石灰法中水處理項目.由于PWT型機械加速澄清池和傳統(tǒng)標準機械加速澄清池作用機理相似，因此在原水處理凈水站中也得到一定的應用，例如在華能左權等電廠原水預處理中應用效果較好.在相同池徑及高度的情況下，PWT型機械加速澄清池比標準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型機械加速澄清池的構造與特點

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

進水沿切線方向進入第一反應區(qū)，進水和經提升攪拌葉輪回流的污泥在第一反應區(qū)內進行混合，發(fā)生絮凝反應形成微小絮體.經混凝的水體經第一反應區(qū)進入第二反應區(qū)，在第二反應區(qū)內水體擾動性變弱，微小絮體長大并與回流泥渣顆粒粘附.后經第二反應區(qū)進入分離區(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行深度分離.

圖2 PWT型機械加速澄清池主要構造示意

本文設計的PWT型機械加速澄清池具有如下特點.

(1)池體內部構件為鋼結構，安裝簡單，工藝可控.池體內構件包括第一反應區(qū)直筒，第二反應區(qū)直筒(底部裙裝)，提升攪拌葉輪和鐘形罩，集水槽等.

(2)提升攪拌器采用調速裝置，可根據回流需求調整攪拌器轉速，水質水量適應性好.

(3)第一反應區(qū)、第二反應區(qū)設計更符合快速混凝和慢速絮凝的G值要求.PWT型機械加速澄清池第一反應區(qū)攪拌強度大，速度梯度高，停留時間短，有利于混凝反應的進行.第二反應區(qū)速度梯度低，停留時間長，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)上部設置斜板，以保證出水效果.斜板區(qū)利用淺層沉降原理，增強沉淀分離效果.

(5)具體設計參數如下:池體內徑Φ為18 m，第一反應區(qū)筒體內徑Φ1為2.8 m，第二反應區(qū)筒體內徑Φ2為8 m，攪拌葉輪轉速為3～12 r/min.

2.3 PWT型機械加速澄清池的調試

2.3.1 混凝劑加藥量的確定

取原水進行燒杯實驗確定最佳加藥量，加入混凝劑聚合氯化鋁以100 r/min的轉速快速攪拌1 min，再以30 r/min的轉速慢速攪拌8 min，靜止10 min，觀察加藥量變化對上清液效果的影響.加藥量和濁度的對應關系如表1所示.

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

表1 加藥量和濁度的對應關系

2.3.2 PWT機械加速澄清池的啟動及調試

低濁度原水采用機械加速澄清池處理時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機械加速澄清池啟動時投加土壤污泥固體0.5 t，經調試運行證明滿足啟動要求.

調試初期藥劑投加量為30 mg/L時，機械加速澄清池出水效果最好，小于或大于30 mg/L時上清液均有礬花絮體存在.分析原因為:加藥量小于30 mg/L時因加藥量不足導致混凝反應不徹底;加藥量大于30 mg/L時因加藥量過大導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充分混合，形成礬花的晶核增加，調試期間加藥量逐漸減少，在調試連續(xù)運行到24 h左右加藥量減少至9 mg/L時，出水效果最好，濁度值為0.5～0.6 NTU.運行到18 h左右出水濁度開始變差，濁度值在3 NTU左右.分析原因為: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.正常運行期間建議運行12～18 h左右排泥一次，時間為5～10 min.

2.4 調試結果

選擇PWT型機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，有斜板單元時流速可提升至規(guī)范值的1.6～2倍.該系統(tǒng)機械加速澄清池在運行出力600 m3/h時清水區(qū)上升流速0.82 mm/s，處于《DL/T 5068—2006火力發(fā)電廠化學設計技術規(guī)程》規(guī)定的下限，并留有一定的負荷余量.［4］

3 虹吸濾池的設計及調試

3.1 濾池類型的選擇

由于動力消耗小、處理水量大等原因，重力式濾池在火電廠原水處理中應用較為廣泛.對于200 m3/h及以下處理量的小型凈水站項目一般采用鋼制重力無閥濾池，對于200 m3/h以上的凈水站項目多采用虹吸濾池、空氣擦洗濾池、V型濾池等.由于鋼制構筑物結構簡單、空氣輔助擦洗效果好，近幾年空氣擦洗濾池在火電廠應用較多.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，因此需要風機動力消耗;

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

(3)空氣擦洗濾池每組為單獨的圓形池體，占地面積較大;

(4)由于內部封閉構造較多，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，經過機械加速澄清池處理后出水濁度低至1 NTU以下，對濾池的反洗要求相對較低，沒有輔助空氣擦洗系統(tǒng)也可滿足運行要求，因此采用虹吸濾池.

3.2 虹吸濾池的構造與特點

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

機械加速澄清池出水自流入虹吸濾池進水配水渠，經進水虹吸管流入過濾區(qū).進入過濾區(qū)的水經過濾層過濾后進入中間清水區(qū).隨過濾時間推移，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空氣形成反洗.反洗過程中計時水槽中液位下降，當液位下降到反洗虹吸破壞管反洗一定時間(5～10 min)后，計時水槽中液位下降至反洗虹吸破壞管空氣聯通時，反洗停止.過濾區(qū)液位上升至進水虹吸破壞管封閉時，進水虹吸形成，過濾運行重新開始.

本文設計的虹吸濾池在傳統(tǒng)標準圖集虹吸濾池基礎上進行了優(yōu)化改進，具有如下特點.

(1)過濾系統(tǒng)無大型閥門，無反洗設備，節(jié)約工程造價.

(2)重力反洗，反洗時不需要動力設備，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延長了反洗時間.

(4)濾板采用開孔濾板和水帽構造.開孔濾板采用預制鋼砼濾板，該濾板結構強度高，表面平整度好，便于安裝.水帽采用衛(wèi)生級小阻力ABS水帽，強度高，不易腐蝕，過水均勻性好.

(5)強制反洗輔助管路進水管分別引至每組濾池，強制反洗形成速度快.

(6)調節(jié)堰板采用鋼制結構，防腐性好，過水均勻性好.

(7)反洗虹吸管進水處設置新型防渦柵，防止反洗時形成漩渦帶入空氣.

(8)具體設計參數如下:池體數量為6，兩側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 虹吸濾池主要構造示意

3.3 虹吸濾池的調試

(1)調整進水堰板的高度，以保證每格濾池均勻進水.

(2)調試期間發(fā)現進水虹吸輔助管進水期間對濾料層形成沖擊坑，在進水虹吸輔助管末端增設布水擋板，解決對濾料的沖擊現象.

(3)調試期間發(fā)現反洗虹吸形成慢.分析原因為:反洗虹吸輔助管長度過長造成反洗虹吸管內空氣不能及時排出，形成憋壓，濾池水位到達反洗虹吸輔助管上端位置也不能快速進入輔助管.若改動輔助管長度則工作量較大，可增設反洗虹吸排氣管，有效解決上述問題.反洗虹吸排氣管為在反洗虹吸強制破壞管旁設置排氣旁路.排氣旁路頂端設置自重力密封排氣閥.

(4)調試期間發(fā)現進水虹吸形成較慢.分析原因為:進水虹吸輔助管頂部進水渠內形成漩渦夾帶入空氣，影響進水虹吸輔助管的抽氣效果.采取在進水虹吸輔助管頂端增設防渦板的措施，可有效解決上述問題.

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

(6)經過為期一周的調試運行，600 m3/h運行條件下該項目虹吸濾池反洗周期為18～24 h，反洗歷時5 min.

3.4 調試結果

選擇虹吸濾池處理低濁水，過濾效果良好，并且能達到減少設備投資和運行能耗的目的.該系統(tǒng)虹吸濾池運行出力600 m3/h時過濾速度為9.52 m/h，強制流速為11.43 m/h，滿足《DL/T 5068—2006火力發(fā)電廠化學設計技術規(guī)程》所規(guī)定的正常濾速8～10 m/h，強制濾速10～12 m/ h的要求.［4］由于該系統(tǒng)原水經機械加速澄清池處理后濁度僅為0.52 NTU左右，過濾速度可適當放大，濾池處理負荷留有一定的負荷余量.

4 結語

PWT型機械加速澄清池和虹吸濾池聯合處理低濁度原水用于電廠凈水站項目，出水效果良好.在設計進水流量600 m3/h條件下，凈水站的進出水濁度為2.56 NTU，機械加速澄清池出水濁度為0.52 NTU，虹吸濾池最終產水濁度為0.06 NTU，明顯小于電廠原有“折流反應沉淀+空擦濾池”工藝裝置0.4 NTU的產水濁度值.產水滿足《GB 5749—2006生活飲用水衛(wèi)生標準》中濁度不大于1 NTU的要求.

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

［2］李小軍，劉勇，和慧勇，等.新型機械加速澄清池在原水預處理中的應用［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:化學工業(yè)出版社，2006:36-40.

［4］中華人民共和國國家發(fā)展和改革委員會.DL/T 5068—2006火力發(fā)電廠化學設計技術規(guī)程［S］.北京:中國電力出版社.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.主要研究方向為電廠水處理技術.E-mail: 13851702546@139.com.