补给水处理系统机械搅拌澄清池的特点及调试

电力18讯：    华能丹东发电厂一期为新建2×350ＭＷ机组。其补给水处理系统由美国ＦＩＬＴＥＲ公司设计并提供设备。工艺流程为:铁甲水库―原水接收池―机械搅拌澄清池―重力滤池―清水池―活性炭过滤器―阳床―除碳器―中间水箱―阴床―混床―除盐水箱。其机械搅拌澄清池是采用加碱、加氯、混凝剂、助凝剂的加药系统。碱、氯加入进水管中,混凝剂、助凝剂加入澄清池中。澄清池处理水量为125ｔ/ｈ,水温为30℃,处理后浊度<10ｍｇ/Ｌ。
    原水属于低浊度、中等碱度水质,水质情况为:总硬度1.025ｍｍｏｌ/Ｌ,Ｃａ2+14.62ｍｇ/Ｌ,Ｍｇ2+3.552ｍｇ/Ｌ,Ｎａ++Ｋ+7.51ｍｇ/Ｌ,Ｆｅ3+0.265ｍｇ/Ｌ,ＳＯ4-1.66ｍｇ/Ｌ,Ｃｌ-4.00ｍｇ/Ｌ,ＨＣＯ3-45.14ｍｇ/Ｌ,耗氧量(Ｋ2Ｃｒ2Ｏ7)15.4ｍｇ/Ｌ,悬浮物45ｍｇ/Ｌ,胶体硅1.52ｍｇ/Ｌ,活性ＳｉＯ25.47ｍｇ/Ｌ,全碱度0.74ｍｍｏｌ/Ｌ,ｐＨ=7.4。

1　澄清池设计特点
　　澄清池为泥渣提升循环式,与国内普通的机械搅拌澄清池的不同点是其混合室和反应室合二为一,即原水直接进入反应室中,在这里由于搅拌器叶片及涡轮的搅动提升,使进水、药剂和大量回流泥渣快速接触混合,再被涡轮提升到导流室里,继续矾花长大的过程,后经由导流室底部进入分离室,在分离室里完成泥渣与水的最后分离,出水溢流入集水槽中。从导流室出来的泥渣大部分于导流室底部被循环提升回反应室,少部分被带到分离室中继续分离,分离出泥渣沉降在沉降区,后随着刮泥板不停的旋转刮泥搜集于浓缩室中,并被底部的排泥管定期排走。设备情况如图1所示。
　　澄清池包括刮泥板、涡轮搅拌器、反应室、集水管、集水槽、取样点、排泥管等。主要设计参数:澄清池直径:10973ｍｍ,池高:4575ｍｍ,正常处理水深4267ｍｍ;反应室直径:1930ｍｍ,反应室高:2584ｍｍ;导流室直径:3962ｍｍ,导流室高:4115ｍｍ;反应室顶部与导流室顶部差:1372ｍｍ;底座高:1676ｍｍ;进水管距反应池底部:797ｍｍ;集水槽距导流室顶部差:610ｍｍ;总停留时间:3 47ｈ;清水区停留时间:2.84ｈ;反应室停留时间:217 6ｓ;清水区上升流速0.42ｍｍ/ｓ;反应室出口流速:11.87ｍｍ/ｓ;导流室出口流速:2.82ｍｍ/ｓ;涡轮直径:1762ｍｍ;叶片长度343ｍｍ×356ｍｍ;排泥周期:一次/20ｍｉｎ;冲洗时间:2～4ｍｉｎ;冲洗水流量:9ｍ3/ｈ;涡轮转速:20～103ｒ/ｍｉｎ;刮泥板转速:0.0088～0.020ｒ/ｍｉｎ。
    澄清池设计8个取样点,对不同部位取样监督:1号取样点距反应池底300ｍｍ,2号距导流室顶部150ｍｍ,3号距导流室顶部1ｍ,4号在导流室内与1号标高相同,5号在泥渣沉淀区距池底300ｍｍ,6号距底座1524ｍｍ,7号距导流室顶部797ｍｍ,8号在集水槽内。正常运行中,在5ｍｉｎ之内通过1号、2号、3号、4号点的沉降比监督泥渣循环情况,其中4号的沉降比监督泥渣回流量,通过4个点的ｐＨ监督入口水加碱和反应室加药量。通过5号的沉降比监督排泥量及确定排泥周期。通过比较6号、7号的出水浊度监督清水区水质。通过8号的浊度和ｐＨ监督出水水质。

2　混凝原理〔1〕
　　硫酸铝Ａｌ2(ＳＯ4)3通过以下反应过程起混凝作用:电离出高价反离子Ａｌ3+,对胶体扩散层有压缩作用;水解成絮凝体ｐＨ=7～8时,Ａｌ3+完全水解Ａｌ(ＯＨ)3++Ｈ2Ｏ-----Ａｌ(ＯＨ)3↓+Ｈ+,Ａｌ(ＯＨ)3能自相凝聚成絮状沉淀物,它在沉降过程中对悬浮的微粒起网捕作用;缩聚成高聚物Ａｌ3+的水解产物―Ａｌ(ＯＨ)2+和Ａｌ(ＯＨ)+中的羟基ＯＨ-通过桥健作用,使水解产物间发生缩聚反应,产生出有线性结构带高电荷的高聚物,对胶体微粒既起压缩扩散层作用,又起吸附架桥作用。
    聚丙烯酰胺是高分子聚合物,水解的离子型基团可消除杂质颗粒间的电性斥力。而高分子链状结构因得以充分伸展,起吸附架桥作用。

3　最佳剂量试验〔2〕
　　启动调试前,进行烧杯试验,确定硫酸铝、聚丙烯酰胺的最佳剂量及最佳ｐＨ值。
    试验设备及用具:1000ｍＬ烧杯、ＰＨＳ-2型酸度计、ＧＤＳ-3Ａ型光电式浑浊度仪、ＪＢ-3型定时恒温磁力搅拌器、1%硫酸铝、0 5%聚丙烯酰胺。
    水温:25～30℃;
    原水浊度:45ｍｇ/Ｌ,ｐＨ=7 0
    方法:将装1000ｍＬ水样的烧杯放在搅拌器上,加热至恒温,快速调为300ｒ/ｍｉｎ,同时加入计算好的药量,30ｓ后,调为中速120ｒ/ｍｉｎ,搅拌5ｍｉｎ后,调为慢速30ｒ/ｍｉｎ,搅拌10ｍｉｎ,停机,静置水样15ｍｉｎ,用注射器汲取杯中上层清液,测浊度及ｐＨ值。在搅拌及静置过程中,观察矾花生成快慢、大小、及沉降情况。试验采用0 618法进行,硫酸铝药量在5～100ｍｇ/Ｌ,聚丙烯酰胺在0～5ｍｇ/Ｌ间确定最佳值。见表1。
    由表1确定出硫酸铝的最佳剂量为18.8ｍｇ/Ｌ,聚丙烯酰胺最佳剂量见表2。
    在硫酸铝为18.8ｍｇ/Ｌ下,由表2确定出聚丙烯酰胺的最佳剂量为2.32ｍｇ/Ｌ。