湍流凝聚接触絮凝沉淀池大流量污泥回流改造

湍流凝聚接触絮凝沉淀池大流量污泥回流改造

华能玉环电厂 庞胜林 曹士海 何高祥

湍流凝聚接触絮凝沉淀池是新型的混凝澄清一体化设备，在近十年中应用广泛。作者提出了在湍流凝聚接触絮凝沉淀池上实施大流量污泥回流改造来解决翻池问题，一年运行中，反应沉淀池产水小于3NTU的保证了达95%。

海水；混凝；澄清；沉淀；污泥；回流

湍流凝聚接触絮凝沉淀池是一种新型的混凝澄清一体化设备，在近十年中应用广泛。此反应沉淀池是建立在迷宫混凝平流斜板沉淀池的基础上的，由于专利的原因，迷宫反应区内安装的塑料折板有几种形式，但基本原理都属于湍流凝聚。

华能玉环电厂34560t/d的膜法海水淡化混凝澄清工艺采用了此类沉淀池，混凝澄清工艺流图见图1所示。

原海水从凝汽器前后各引一路进入1600t的海水原水池，经提升泵在列管式静态混合器中加入混凝剂FeCl3后，进入湍流凝聚接触絮凝沉淀池。玉环电厂的海淡采用“短流程”设计，沉淀池产水自流到浸没式超滤的膜池里，无不合格水外排口。

玉环电厂在实际运行中，沉淀池存在周期性严重翻池现象，携带混凝絮体的高浊度海水直接污堵了后续的超滤，影响了超滤的产能，频繁的化学清洗也加速了超滤的性能衰减。

图1 混凝澄清工艺流程

1 湍流凝聚接触絮凝沉淀池

湍流凝聚接触絮凝沉淀池是基于湍流微涡旋离心惯性效应理论，是从亚微观尺度对絮凝动力学研究的结论。玉环电厂的沉淀池平面如图2所示。

沉淀池高6.00m，地面布置，钢筋混凝土结构。按功能分为3区域，湍流凝聚区、过渡段及接触絮凝沉淀澄清区。湍流凝聚区如图分成三排，共25个方格，11-8-6布置，方格的横截面积逐渐增大，内置不同尺寸的塑料折板。过渡段和接触絮凝澄清沉淀区之间为穿孔花墙，澄清沉淀区从泥斗上沿到集水槽开孔深度为4320mm。1300 t/h出力时，澄清区表面负荷为7.47 m3/m2·h。

湍流凝聚区是此沉淀池的核心技术。各方格中安装的塑料折板改变水流的方向，形成不同大小的漩涡为凝聚提供能量。湍流凝聚区第一格和沉淀区集水槽开孔之间的水位差提供了整个沉淀池的能量，也决定了沉淀池的产能。

2 原海水波动与沉淀池翻池及影响

玉环电厂位于浙东南玉环岛西侧、乐清湾的东岸。潮汐属典型的半日潮，乐清湾是一南北向的封闭海湾，大潮时超差在6.5m以上。玉环电厂循环水取、排水在同一海湾，采取深取浅排的方式。取水口位于-15.6m等深线附近，排水口均设置在-5m等深线附近。

燃煤火力发电厂负荷波动较大，如图3为一台1000MW超超临界机组24小时负荷典型变化曲线。

机组负荷在24小时内一般在上午和下午两个波峰，凌晨、中午下班及下午下班后三个波谷，负荷在500-1000MW间波动，循环水排水温度波动近4℃，如图4循环水排水温度。

图2 沉淀池平面图

图3 机组负荷一天变化曲线

机组负荷波动及潮汐变化叠加影响了反应沉淀池的进水水质，导致沉淀池翻池。机组负荷变化和潮汐变化的周期不同、幅度不同导致问题更加复杂，趋于无解。

玉环电厂后续超滤工艺采用了浸没式负压驱动膜元件，最大跨膜压差为0.057 MPa，而一般的压力膜元件的跨膜压差可达0.2MPa，驱动力约是浸没式膜元件的4倍。由于翻池引起的超滤污堵，不仅影响超滤的寿命、增加化学清洗药耗还限制了整套海水淡化的产能，成为海水淡化的瓶颈。

3 污泥回流及污泥回流改造

污泥回流是机械搅拌澄清池、水力循环澄清池及高密度澄清池等池型的核心技术。这类泥渣循环型澄清池是目前应用较广的一类澄清池。

机械搅拌澄清池的污泥回流通过其搅拌叶轮实现，回流量一般为进水的2-4倍。水力循环澄清池在大型项目中应用较少，这两个池子为泥渣内循环。

高密度澄清池是专利池型，其泥渣取自沉淀澄清区下部经刮泥耙预浓缩的污泥，污泥密度比机械循环澄清池循环的泥渣密度大，需专用的隔膜泵或螺杆泵实现泥渣循环，属于泥渣外循环，优点是泥渣循环前可做进一步处理。

湍流凝聚接触絮凝沉淀池污泥采用泥斗浓缩，压力排放，采用小阻力排泥管，一般定期排泥。玉环项目为1500×1500×730锥形泥斗，每个泥斗的排泥管DN50，最多8个泥斗和DN200排泥母管组成小阻力排泥系统。玉环项目每个沉淀池有15根排泥管，在三个区域按3-2-10分布。

为解决湍流凝聚接触絮凝沉淀池翻池这一看似无解的问题，玉环电厂提出并实施了“湍流凝聚接触絮凝沉淀池大流量污泥回流”技术方案。改造前单根排泥管如图5。

实施后沉淀池排泥系统图见图6。

湍流凝聚接触絮凝沉淀池大流量污泥回流改造主要内容如下：

（1）每根排泥母管增加DN200窥视管一段、200-200-200三通一只，DN200蝶阀一只。

（2）温度传感器两个，分别安装在来水管及过渡区。

（3）泥渣循环泵一台，流量400-600t/h，扬程20-15m，变频控制。

（4）电磁流量计一台，安装在泵的出口。

（5）相应的管系，充分考虑污泥流速，污泥循环泵入口母管不同段的管径应不同。

湍流凝聚接触絮凝沉淀池大流量污泥回流属于外循环系统，泥渣密度介于机械搅拌澄清池和高密度澄清池之间，基于泥斗预浓缩作用，污泥密度应接近高密度澄清池，系统预留污泥再处理接口。

图4 机组循环水排水温度变化

图5 改造前排泥管

4 调试及效果

大流量污泥回流系统改造完毕后，进行了近3个月的调试。主要调试内容如下：

（1）确定污泥循环量。某600t/h淡水高密度澄清池配套污泥输送泵最大出力为15t/h。玉环的硬件条件可实现最大600t/h的循环量。在一般潮汐条件下，澄清池出力1000t/h，400t/h的循环量，即可避免翻池。

（2）各排泥管循环量分配。湍流凝聚接触絮凝沉淀池不同排泥管污泥量及污泥密度不同，为在每根排泥管上安装了有机玻璃窥视管段。观察管内污泥，调整回流阀，确定回流量及是否回流此管的污泥。

（3）确定排泥时间。湍流凝聚接触絮凝沉淀池一般采取定期排泥，实施大流量污泥回流改造后，由于没有回流部分排泥管的污泥，污泥沉淀条件改变，需改变排泥频率。调试经验证明，多次少排更有利于沉淀池内的水力学条件，产水更加稳定。连续排泥更有利于湍流凝聚接触絮凝沉淀池运行。

#4沉淀池大流量污泥回流投运后和#2产水品质对比如图7。

图7实际运行的监控曲线，其中上面一条为2号反应沉淀池产水浊度曲线，下面一条为经改造后4号池的产水浊度曲线。可以明显地看出改造效果：

改造后的4号反应沉淀池产水同2号相比，正常情况下，产水明显优于2号。在来水剧烈波动的情况下，4号池产水浊度上升晚，上升幅度小，恢复正常快。一般的波动，4 号反应沉淀池产水保持稳定。

图6 污泥回流改造后污泥系统

实施大流量污泥回流改造后，除非大潮和机组负荷巨变同时发生的极端条件，反应沉淀池出水浊度能稳定在5NTU（95%）以下。减少了近40%的混凝剂的药耗，超滤化学清洗次数减少了近30%，节约了相应的药品费用、人工成本及废水处理废水费用。

图7 #2、#4产水品质对比

5 结论

机组负荷的变化和潮汐叠加影响了原海水温度、浊度，造成湍流凝聚接触絮凝沉淀池翻池，污堵后续的超滤，影响海水淡化的产能。

在湍流凝聚接触絮凝沉淀池上实施大流量污泥回流可有效的减少翻池次数，减小产水品质波动幅度，提升产水品质。

同水质、同产能下，实施大流量污泥回流可减少近40%混凝剂药耗。

配置了大流量污泥回流的湍流凝聚接触絮凝沉淀池也可以作为一种新的混凝澄清一体化设备，此设备有迷宫式平流沉淀池的简单、造价低的优点，又有污泥循环澄清池的抗冲击性、药耗低的特点。没有国外公司的专利纠纷，是预处理系统的一种新选择。

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