原水净化站系统运行状况分析

宋卫荣

（大唐户县热电厂，西安 710302）

1 概况

某厂水源为黑河水和涝河滩深井水，原水净化站系统工艺流程为：黑河水、涝河滩深井水→滤水器→重力式空气擦洗滤池→工业蓄水池、生消蓄水池。在重力式空气擦洗滤池的入口加有聚丙烯酰氨助凝剂和聚合氯化铝混凝剂。原水处理系统简图见图1。

图1 原水处理系统简图

该厂设计水源为黑河水，备用水源为涝河滩深井水。由于深井至厂区的供水管道未安装完成，目前全厂的工业和消防用水全部为黑河水。水质分析见表1。

表1 黑河水质分析表

2 设备结构和工作原理

1）滤水器。原水净化站设有2台WX-Q-D型全自动强除污滤水器，滤水量2 000m3/h。该设备由滤水机构、执行机构、排污机构、控制单元、操作单元和保护单元6部分组成，滤水、反洗和排污过程全自动控制。结构示意图如图2所示。

图2 过滤器结构示意图

工作原理：水流由入口管进入配水盘后分配至各滤芯单元，在水压的驱动下由滤芯内部向外汇集到环形集水室，经出口管送至下一级处理设备，而杂质留在滤芯单元内。当滤水器设定的排污时间到达或出入口压差增大需要排污时，顶部的电机带动滤芯转动，使排污单元滤芯对准排污管后定位锁定，排污阀打开，压力差使排污单元滤芯水流改变方向，从环形集水室及相邻单元滤芯反向流入排污单元滤芯内，切向冲洗排污单元滤芯内壁面，冲洗下的杂物由排污管排出，直到壁面洁净为止。

2）重力式空气擦洗滤池。原水净化站设有2台YX-3型重力式空气擦洗滤池（简称重力式滤池），出力240m3/h。该设备是将无阀滤池与机械过滤器空气擦洗功能相结合的新型过滤器，既有无阀滤池的结构简单、操作方便的优点，也有机械过滤器的空气擦洗强度大、反洗效果好的优点。结构示意图如图3所示。

图3 重力式滤池结构示意图

工作原理：正常运行时，加有聚合氯化铝混凝剂和聚丙烯酰氨助凝剂的水流经配水装置均匀进入设备内部，自上而下地经过无烟煤滤料（粒径1.2～1.6mm，h=300mm）和石英砂滤料（粒径0.5～1.0mm，h=600mm）进行自然过滤。滤料颗粒排列呈上大下小的状态，这样排列的优点是上层过滤可渗透到滤层中，发生渗透过滤作用；下层较少的颗粒也能截取一部分泥渣，保证出水水质。过滤后的清水通过排水装置流入上部的清水贮存箱，然后进入蓄水池。当滤层压差较大或出水浊度超标时（＞5mg/L），启动罗茨风机用空气进行滤料擦洗，并进行水反洗，直到出水浊度或压差合格。

3 运行状况

3.1 水源特点

黑河水为地表水，水质季节性变化较大。枯水期浊度一般在10mg/L左右,总固形物含量在120mg/L左右，含盐量在4.28mg/L左右；而到了丰水期浊度可高达80mg/L左右，总固形物含量180mg/L左右，含盐量在5.7mg/L左右。

由于丰水期黑河水质较差，致使滤水器和重力式滤池的运行负担重，周期短，反洗多，药品消耗大，出水浊度高，品质低，经济性差。为了保证锅炉补给水预处理设备双介质过滤器的进水浊度≤5mg/L，不得不在重力式滤池的出口混合生活水使用。

3.2 药品

净化站使用的药品为聚合氯化铝混凝剂和聚丙烯酰氨助凝剂。

聚合氯化铝为淡黄色粉末，简称PAC。它有较强的架桥吸附性能，在水解过程中，伴随发生凝聚、吸附和沉淀等物理化学过程。聚合氯化铝与传统无机混凝剂相比，具有混凝效果好、加药量少、适用pH范围宽和对设备腐蚀性小的优点。

聚丙烯酰氨为粉末状，含聚丙烯酰胺80%，它在水处理中与混凝剂联合使用，能明显改善混凝效果，减少混凝剂的投加量和缩短混凝时间。

3.3 运行状况

1）滤水器。在黑河来水浊度、悬浮物较小，杂质较少时，滤水器的运行周期一般为3 d。滤水器的工作压力1.0MPa，黑河来水压力0.7～0.8MPa。虽然黑河来水压力不大，但由于落差原因使水进入滤水器后产生较大的冲击力，导致滤水器顶盖变形泄漏，不能正常运行。这样一来，大部分时间的黑河来水就由旁路管直接进入重力式滤池，导致其运行负担过重，反洗次数增加，最多1 d达3次。

2）重力式滤池。正常情况下，重力式滤池入口混凝剂和助凝剂浓度10%，运行周期12 h。混凝剂和助凝剂因为粉末状药品，使用时需在计量箱内溶解后用计量泵打入重力式滤池的入口母管内。

由于计量箱系统不稳定，一段时间内造成药品在计量箱内不能充分溶解而经常堵塞出口管，使药品浓度不能达到10%，因此将药品浓度调整到5%。半年后，由于前面的原因而停止使用了助凝剂，停止使用助凝剂后，重力式滤池出水浊度变化不大。计量箱系统经过改造后，解决了计量箱出口管堵塞的问题，因此又调整药液浓度为10%。

由于滤水器不能保证设备正常投运，即使滤水器正常运行时过滤效果也很差，导致重力式滤池运行周期短、反洗次数多、泥沙含量大，反洗时设备振动大。

从锅炉补给水预处理设备双介质过滤器的运行中发现，重力式滤池出水浊度合格时，周期出水量为2 000 t，而当雨季来临重力式滤池出水浊度超标时，周期出水量不到1 000 t，运行周期特别短。

3）原因分析。图4是2009年1—12月净化站入口水和出口水浊度趋势图。

图4 2009年净化站进、出水浊度趋势

由图4可以看出，净化站进水浊度随着雨季的到来不断增大，重力式滤池的出水浊度也在不断增大。直至2010年8月份为止，净化站在每年7、8、9、10月份时浊度变化严重，原因有：

1）滤水器由于损坏未发挥作用；

2）混凝剂和助凝剂的加入点距重力式滤池的入口较近仅4m，并无药液混合器，使药液不能充分与水中的悬浮物和胶体形成矾花，影响了絮凝效果；

3）由于絮凝效果差，导致悬浮物和胶体在重力式滤池的滤层中快速积累，造成滤料板结，过滤效果差；

4）滤料压实后造成反洗困难，使滤料不能充分反洗彻底，并且反洗时造成设备振动大。

4 改进措施

1）由于黑河来水落差较大，容易造成设备冲击损坏，为了避免设备损坏，应在滤水器前安装减压设备或者在来水母管上旁路弯管，用改变水流方向的方法来减缓水流速度。

2）滤水器的运行状况差，水处理的效果差，在预处理系统中可以去掉该设备。

3）由于黑河水质季节性变化较大，悬浮物和胶体较多，为保证锅炉补给水处理系统的水质，应在重力式滤池前加装2台机械加速澄清池澄清设备，一台运行一台备用，既能达到水处理的目的，又能减轻重力滤池的运行压力，且水流切线进入机械加速澄清池，也起到一次减缓水流速度的作用。所加设备机械加速澄清池的简图见图5。

图5 机械加速澄清池澄清设备简图

4）在重力滤池的加药点处增设药品管道混合器，既简单，又能解决药品不能充分溶解而导致的再过滤器中不能充分絮凝的问题。

5）为达到较好的混凝效果，调整混凝剂、助凝剂加药量为30%。

6）加强运行巡回检查，发现设备压差超过0.4 MPa和出水浊度超过10mg/L，应及时反洗重力滤池，以保证水质正常。

7）在重力滤池后加装活性炭过滤器。由于活性炭在水中吸附杂质时要求水流速度在5～10 m/h，因此为满足用水要求，须加6台活性炭过滤器。当活性炭过滤器出入口压差超过0.5 MPa，进行反洗再生，以保证用水水质。改进后系统的流程见图6。

图6 改进后的原水预处理流程图

8）加强仪表维护，提高仪表的准确性和投入率，对于水质的异常及时发现并处理。

5 结语

原水预处理工艺的优劣、设备的好坏直接影响到锅炉补给水水质的好坏。目前，该厂在预处理工艺未完善的情况下，选择高效的净水剂，调整加药量，及时消除设备缺陷后，清水水质略有好转。该厂应该根据原水水质情况，尽快完善预处理工艺，以便保证锅炉补给水水质，减轻补给水处理工艺负担，延长水处理设备运行周期。

[1] 施燮均，王蒙聚，肖作善.热力发电厂水处理[M].3版.北京：中国电力出版社，2005.