浅谈提高原水净化出水水质的方法

魏兴成

（大唐呼图壁热电厂，新疆昌吉 831101）

浅谈提高原水净化出水水质的方法

魏兴成

（大唐呼图壁热电厂，新疆昌吉 831101）

随着社会经济的不断发展，人们的生活质量逐渐的提高，在经济建设当中，其水资源的污染问题十分的严重，这不仅对人们的身体健康有着严重的影响，更不利于社会经济的可持续发展建设。本文以某电厂为例介绍了在火电厂原水净化过程中将水中杂质转化为沉淀物而析出的方法及途径，包括悬浮物的沉降、混凝处理，沉淀排污方法等；同时论述了提高澄清池出水水质的方法。

高效澄清池 絮凝剂 助凝剂 沉降 接触介质

1 前言

保证原水净化出水的水质合格是关系到火力发电厂机组安全经济运行的重要环节之一，原水净化一般采用澄清池絮凝、沉降之工艺。因此沉清池出水合格，才能更好地保证下一步机械除盐工作的正常稳定运行，保证长周期、高质量地生产出充足的机组补给水；反之，澄清池出水不合格，会直接影响机械除盐设备的稳定、经济运行，使除盐设备运行周期缩短、周期制水量降低，造成酸、碱耗的增加，甚至使补给水水质劣化，造成热力系统出现腐蚀、积盐和结垢现象，从而降低机组发电量，影响机组安全经济稳定运行。所以，要想保证热力系统中的设备在良好状态下运行，就必须加强水处理工艺，提高澄清池的出水质量。本文将以华中某电厂的原水净化工艺为例，论述如何提高沉清池出水水质。

2 澄清池的设计出力及技术指标

图1 澄清池结构示意图

图2 水温对出水浊度的影响

（1）澄清池的设计出力为 500t/h。（2）澄清池处理后达到的水质标准为：浊度≤5NTU。（3）通过对补给水的澄清处理，出水合格率达到最佳效果，完全达到机械除盐用水的设计标准。

3 澄清池结构及原理

澄清池就是絮凝反应池与小间距斜管沉淀池的结合。澄清池进水口加入絮凝剂，以聚合铝（PAC）为例，与原水在管道式混合器内混合，进入絮凝池内使失去稳定性的胶体颗粒或刚开始进行絮凝的小絮凝物，继续进行絮凝反应，最后形成大颗粒的絮凝物，进入沉淀池内自下而上流过斜管，进一步相互接触、吸附、沉淀，使水中悬浮物与清水分离，上层清水通过集水槽汇集，出水浊度稳定保持不超过5NTU。归纳起来就是吸附、中和、表面接触、网捕作用、沉降的过程。澄清池结构示意图1所示［1］。

折流板式絮凝池通过科学地布设多个按一定规律高低错落的折流板，使水流过折流板时产生强烈的惯性效应和对矾花的柔动作用，控制矾花合理的有效碰撞，迅速形成密实且易沉淀的矾花。同时通过在反应池全程分段布设折流板，使矾花颗粒由小到大，由松散到密实，缩短反应时间。颗粒越小，沉降越慢，当它们达到胶体的大小时，已不会自行沉降。球形悬浮物沉降速度见表1［2］。

斜管沉淀池将絮凝反应生成的矾花在沉淀池中快速沉淀。该设备有以下多项优点：由于间距小，矾花可快速沉淀，雷诺数（Re值）较常规设备减小，能够有效抑制颗粒沉降的水力脉动。

4 影响高效澄清池出水质量的原因与解决方法

4.1 水中pH值的影响与解决方法

该厂在原水预处理工程中加入聚合铝。聚合铝可以看作是AlCl3经水解逐步转化为Al（OH）3的过程中，各种中间产物通过羟基架桥反应聚合成的高分子化合物碱式氯化铝［Aln（OH）mCl3n-m］或聚合氯化铝［Al2（OH）mCl6-n］m（其中n为1-5之间的任何整数，m为小于等于10的整数）［1］。

（1）pH值对Al（OH）3溶解度的影响。Al（OH）3是典型的两性氧化物，水的pH值太高或太低都会促其溶解，使水中残留的铝含量增加。通过试验得出，pH值在5.5～7.5时，水中残留的铝含量都很少。（2）pH值对氢氧化铝胶粒电荷的影响。胶粒在水溶液中所带的电荷和水中离子的组成有关，特别是与氢离子有关。所以pH值对Al（OH）3胶粒的带电性能有很大影响。试验证明，当pH值在8附近时，它就以中性氢氧化物的形态存在，因而易沉淀下来。（3）pH值对水中有机物的影响。当pH值高时，有机物呈溶解性的腐植酸盐，除去效果较差；当pH值低时，有机物呈带负电的腐植胶体，易于除去。有机物最适宜的pH值为6.0～6.5。（4）pH值对胶体凝聚速度的影响。胶体的凝絮速度和其电位有关，电位的数值愈小，胶体间的斥力愈弱，因此其凝絮速度愈大。当电位为零，即达到等电位点时，其凝聚速度最大。（5）解决方法。通过试验论证，找出它的最佳pH值。以该厂聚合铝为例，通过多次试验测得出的结论是pH最佳值为7.0～8.0。因该厂原水中加入聚合铝后，其pH值下降的比较少，而该厂的原水pH在6.8～7.5，所以在该厂在原水预处理中未加碱化剂。如果为其他絮凝剂，如聚合铁，仍需根据实验论证找出最佳pH值。

图3 混凝曲线

表1 球型悬浮物沉降速度

4.2 水温的影响与解决方法

水温对混凝的效果影响很大，尤其是铝盐。当水温太低时，产生的凝絮细而松，水分较大，沉降很慢，所以效果差；温度过高时，水中含有气体不断释放，遇凝絮物黏附，使沉降速度减慢，气泡多时凝絮物反而会上浮，导致水质变差。水温对出水浊度的影响见图2所示［3］，由图可看出水温控制在25～30℃最好。因该厂地处华中，过年平均气温20℃，夏季处理是效果最好。我厂地处西北寒冷地区，冬季水温较低，若用聚合铝处理，效果会比较差，因此可采用受温度影响较小的聚合铁作为絮凝剂。同时，还要注意温度变化不要过大、过频繁，温度变化一般应不超过2℃。

4.3 水和混凝剂的混合速度的影响与解决方法

在水与混凝剂混合时，应由快到慢，使水中混凝剂由开始就充分混合，及时与水中的杂质起作用，在折流板反应区紊流得到充分混合。进水的速度应控制好，不易太快和太慢，太快易打破凝絮物，太慢不利于混凝剂与水中杂质和水充分混合，絮凝反应池起始端控制在0.5-0.6m/s，末端控制在0.15-0.2m/s，停留时间20-30min；沉淀池内流速控制在10-20mm/s。在投运时还要注意，初始进水量不能太大，一般在额定进水量1/5，并加倍絮凝剂剂量。

4.4 凝聚剂加药量的影响和解决方法

澄清池加入凝聚剂的目的是使水中的胶体、悬浮物在单纯化学反应中形成正负电解质，与水中悬浮物和胶体形成附着，增加其密度利于沉降。如果凝聚剂量小，达不到最佳效果；如果加入量大会使出水中铝离子含量增加，呈酸性，对下一步的除盐设备工作造成不良影响。混凝剂剂量与出水浊度的关系曲线见图3所示［2］（其中m点为最佳混凝剂剂量）。

该厂通过实验确定其加药量为5mg/l，加药量实验结果见图4所示。

我厂将来在投运改系统时根据不同季节，仍应当进行加药量实验，以保证出水水质优良。

4.5 澄清池泥渣层的影响和解决方法

图4 实验加药量与浊度关系曲线

澄清池在澄清过程中，会使水中悬浮物、泥沙、杂质和浮游生物沉积下来，由于时间的作用，池中泥渣层会不断提高，使池中的分离区逐渐变小，出水得不到有效沉降，出水水质变差，不易形成凝絮物沉淀。所以必须控制好泥渣位，腐渣、死渣应及时排掉，保证泥渣活性和新鲜。该厂通过沉降比试验得出，一般情况下，第1反应室的泥渣位控制在20%～30%，第2反应室的泥渣位控制在15%～20%。保证泥渣活性是因为死渣、腐渣中含有微生物和细菌较多，在适当温度下易于繁殖，对下一步的除盐设备中树脂有污染，导致出水差，而且进入汽轮机、锅炉内部部件后易产生结垢现象，影响机组安全经济稳定运行。解决的办法就是通过沉降比试验，定期进行排查。当渣位低时可以人工制造泥渣，调整渣位的高低。泥渣同时具有接触介质的作用、吸附作用和催化作用，泥渣在絮凝过程中起到结晶核的作用，所以要控制好泥渣的渣位，特别是夏季更应注意保持泥渣的鲜活性。

4.6 助凝聚剂的作用

在混凝过程中，为了提高混凝效果，有时可以添加辅助剂。如江水汛期或江水枯期，水中色度大、悬浮物、杂质较多时，为了达到更好的混凝效果需加助凝剂；另外澄清池初启动时，也可加助凝剂，使澄清池尽快形成泥渣，起到加速絮凝作用，增加絮凝的牢固性，充当凝絮的骨架材料。根据我厂所处地理位置及气象资料，4-6月份水中色度大、悬浮物多，处理时应当加助凝剂。

5 结语

（1）根据上述处理方法，该厂机械搅拌澄清池稳定出水量可达到480m3/h。（2）高效澄清池出水合格率完全达到技术标准的规定，出水浊度最佳时小于1.5NTU。（3）该厂地处华中，雨水较多，水中含盐量较低，我厂地处西北，原水含盐量较华中地区高，宜在澄清池后增设重力式双阀过滤器，保证进入化学除盐系统的水质优良。（4）有条件的可增设自动加絮凝凝剂控制装置，以便保证单位进水量下的加药剂量，消除人为因数引起的迟后操作而导致水质变差。

今后若能将这一方法应用到我厂补给水的预处理过程中，相信也将达到同样的效果。澄清池调整的方法和途径很多，需要深入仔细地研究，运用科学方法反复试验论证，找出更方便、更快捷、更经济的解决方法和途径。

［1］陈志和.国产600MW超临界火力发电技术丛书：电厂化学设备及系统［M］.北京：中国电力出版社，2006：25-33.

［2］李培元.火力发电厂水处理及水质控制—2版［M］.北京：中国电力出版社，2008：32-41.

［3］丁桓如，吴春华，龚云峰，等.工业用水处理工程［M］.北京：清华大学出版社，2005：63-64.

魏兴成（1982—），男，陕西南郑人，厂办主任、工程师、研究方向：电厂化学，电力行业多台机组化学系统课题研究、启动、调试，基建工程管理。