淺談提高原水凈化出水水質的方法

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的方法

魏興成

（大唐呼圖壁熱電廠，新疆昌吉 831101）

隨著社會經濟的不斷發展，人們的生活質量逐漸的提高，在經濟建設當中，其水資源的污染問題十分的嚴重，這不僅對人們的身體健康有著嚴重的影響，更不利于社會經濟的可持續發展建設。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轉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；同時論述了提高澄清池出水水質的方法。

高效澄清池 絮凝劑 助凝劑 沉降 接觸介質

1 前言

保證原水凈化出水的水質合格是關系到火力發電廠機組安全經濟運行的重要環節之一，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械除鹽工作的正常穩定運行，保證長周期、高質量地生產出充足的機組補給水；反之，澄清池出水不合格，會直接影響機械除鹽設備的穩定、經濟運行，使除鹽設備運行周期縮短、周期制水量降低，造成酸、堿耗的增加，甚至使補給水水質劣化，造成熱力系統出現腐蝕、積鹽和結垢現象，從而降低機組發電量，影響機組安全經濟穩定運行。所以，要想保證熱力系統中的設備在良好狀態下運行，就必須加強水處理工藝，提高澄清池的出水質量。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。

2 澄清池的設計出力及技術指標

圖1 澄清池結構示意圖

圖2 水溫對出水濁度的影響

（1）澄清池的設計出力為 500t/h。（2）澄清池處理后達到的水質標準為：濁度≤5NTU。（3）通過對補給水的澄清處理，出水合格率達到最佳效果，完全達到機械除鹽用水的設計標準。

3 澄清池結構及原理

澄清池就是絮凝反應池與小間距斜管沉淀池的結合。澄清池進水口加入絮凝劑，以聚合鋁（PAC）為例，與原水在管道式混合器內混合，進入絮凝池內使失去穩定性的膠體顆粒或剛開始進行絮凝的小絮凝物，繼續進行絮凝反應，最后形成大顆粒的絮凝物，進入沉淀池內自下而上流過斜管，進一步相互接觸、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，出水濁度穩定保持不超過5NTU。歸納起來就是吸附、中和、表面接觸、網捕作用、沉降的過程。澄清池結構示意圖1所示［1］。

折流板式絮凝池通過科學地布設多個按一定規律高低錯落的折流板，使水流過折流板時產生強烈的慣性效應和對礬花的柔動作用，控制礬花合理的有效碰撞，迅速形成密實且易沉淀的礬花。同時通過在反應池全程分段布設折流板，使礬花顆粒由小到大，由松散到密實，縮短反應時間。顆粒越小，沉降越慢，當它們達到膠體的大小時，已不會自行沉降。球形懸浮物沉降速度見表1［2］。

斜管沉淀池將絮凝反應生成的礬花在沉淀池中快速沉淀。該設備有以下多項優點：由于間距小，礬花可快速沉淀，雷諾數（Re值）較常規設備減小，能夠有效抑制顆粒沉降的水力脈動。

4 影響高效澄清池出水質量的原因與解決方法

4.1 水中pH值的影響與解決方法

該廠在原水預處理工程中加入聚合鋁。聚合鋁可以看作是AlCl3經水解逐步轉化為Al（OH）3的過程中，各種中間產物通過羥基架橋反應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，m為小于等于10的整數）［1］。

（1）pH值對Al（OH）3溶解度的影響。Al（OH）3是典型的兩性氧化物，水的pH值太高或太低都會促其溶解，使水中殘留的鋁含量增加。通過試驗得出，pH值在5.5～7.5時，水中殘留的鋁含量都很少。（2）pH值對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，特別是與氫離子有關。所以pH值對Al（OH）3膠粒的帶電性能有很大影響。試驗證明，當pH值在8附近時，它就以中性氫氧化物的形態存在，因而易沉淀下來。（3）pH值對水中有機物的影響。當pH值高時，有機物呈溶解性的腐植酸鹽，除去效果較差；當pH值低時，有機物呈帶負電的腐植膠體，易于除去。有機物最適宜的pH值為6.0～6.5。（4）pH值對膠體凝聚速度的影響。膠體的凝絮速度和其電位有關，電位的數值愈小，膠體間的斥力愈弱，因此其凝絮速度愈大。當電位為零，即達到等電位點時，其凝聚速度最大。（5）解決方法。通過試驗論證，找出它的最佳pH值。以該廠聚合鋁為例，通過多次試驗測得出的結論是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處理中未加堿化劑。如果為其他絮凝劑，如聚合鐵，仍需根據實驗論證找出最佳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

水溫對混凝的效果影響很大，尤其是鋁鹽。當水溫太低時，產生的凝絮細而松，水分較大，沉降很慢，所以效果差；溫度過高時，水中含有氣體不斷釋放，遇凝絮物黏附，使沉降速度減慢，氣泡多時凝絮物反而會上浮，導致水質變差。水溫對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，冬季水溫較低，若用聚合鋁處理，效果會比較差，因此可采用受溫度影響較小的聚合鐵作為絮凝劑。同時，還要注意溫度變化不要過大、過頻繁，溫度變化一般應不超過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，應由快到慢，使水中混凝劑由開始就充分混合，及時與水中的雜質起作用，在折流板反應區紊流得到充分混合。進水的速度應控制好，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和水充分混合，絮凝反應池起始端控制在0.5-0.6m/s，末端控制在0.15-0.2m/s，停留時間20-30min；沉淀池內流速控制在10-20mm/s。在投運時還要注意，初始進水量不能太大，一般在額定進水量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、懸浮物在單純化學反應中形成正負電解質，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，達不到最佳效果；如果加入量大會使出水中鋁離子含量增加，呈酸性，對下一步的除鹽設備工作造成不良影響。混凝劑劑量與出水濁度的關系曲線見圖3所示［2］（其中m點為最佳混凝劑劑量）。

該廠通過實驗確定其加藥量為5mg/l，加藥量實驗結果見圖4所示。

我廠將來在投運改系統時根據不同季節，仍應當進行加藥量實驗，以保證出水水質優良。

4.5 澄清池泥渣層的影響和解決方法

圖4 實驗加藥量與濁度關系曲線

澄清池在澄清過程中，會使水中懸浮物、泥沙、雜質和浮游生物沉積下來，由于時間的作用，池中泥渣層會不斷提高，使池中的分離區逐漸變小，出水得不到有效沉降，出水水質變差，不易形成凝絮物沉淀。所以必須控制好泥渣位，腐渣、死渣應及時排掉，保證泥渣活性和新鮮。該廠通過沉降比試驗得出，一般情況下，第1反應室的泥渣位控制在20%～30%，第2反應室的泥渣位控制在15%～20%。保證泥渣活性是因為死渣、腐渣中含有微生物和細菌較多，在適當溫度下易于繁殖，對下一步的除鹽設備中樹脂有污染，導致出水差，而且進入汽輪機、鍋爐內部部件后易產生結垢現象，影響機組安全經濟穩定運行。解決的辦法就是通過沉降比試驗，定期進行排查。當渣位低時可以人工制造泥渣，調整渣位的高低。泥渣同時具有接觸介質的作用、吸附作用和催化作用，泥渣在絮凝過程中起到結晶核的作用，所以要控制好泥渣的渣位，特別是夏季更應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、雜質較多時，為了達到更好的混凝效果需加助凝劑；另外澄清池初啟動時，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，充當凝絮的骨架材料。根據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，處理時應當加助凝劑。

5 結語

（1）根據上述處理方法，該廠機械攪拌澄清池穩定出水量可達到480m3/h。（2）高效澄清池出水合格率完全達到技術標準的規定，出水濁度最佳時小于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高，宜在澄清池后增設重力式雙閥過濾器，保證進入化學除鹽系統的水質優良。（4）有條件的可增設自動加絮凝凝劑控制裝置，以便保證單位進水量下的加藥劑量，消除人為因數引起的遲后操作而導致水質變差。

今后若能將這一方法應用到我廠補給水的預處理過程中，相信也將達到同樣的效果。澄清池調整的方法和途徑很多，需要深入仔細地研究，運用科學方法反復試驗論證，找出更方便、更快捷、更經濟的解決方法和途徑。

［1］陳志和.國產600MW超臨界火力發電技術叢書：電廠化學設備及系統［M］.北京：中國電力出版社，2006：25-33.

［2］李培元.火力發電廠水處理及水質控制—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.工業用水處理工程［M］.北京：清華大學出版社，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，電力行業多臺機組化學系統課題研究、啟動、調試，基建工程管理。