華能上海石洞口第二電廠化學(xué)預(yù)處理系統(tǒng)的設(shè)備特點(diǎn)和運(yùn)行分析
一、概況
化學(xué)預(yù)處理系統(tǒng)的簡單示意圖如下：
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本廠預(yù)處理系統(tǒng)的主要設(shè)備為:4臺(tái)澄清池,其中2臺(tái)為工業(yè)水澄清池,用于工業(yè)水處理,2臺(tái)為補(bǔ)給水澄清池,用于鍋爐補(bǔ)給水處理,由于本廠除鹽設(shè)備不是24小時(shí)運(yùn)行,一般只在白天運(yùn)行,所以當(dāng)除鹽設(shè)備不運(yùn)行時(shí),特別是在夜間,補(bǔ)給水澄清池的出水也可以流到工業(yè)水池,作為工業(yè)用水使用;６臺(tái)原水泵，３臺(tái)用于工業(yè)水澄清池，３臺(tái)用于補(bǔ)給水澄清池；６臺(tái)空氣擦洗重力濾池；２臺(tái)過濾水輸送泵；２臺(tái)泥渣泵；２臺(tái)反洗水泵；２臺(tái)反洗廢水泵；２臺(tái)羅茨風(fēng)機(jī)；２臺(tái)次氯酸鈉泵；６臺(tái)凝聚劑泵；６臺(tái)助凝劑泵；目前又有２臺(tái)六偏磷酸鈉泵改為助凝劑泵使用，原來的助凝劑泵改為凝聚劑泵使用。
二、本廠的水源特點(diǎn)
本廠的水源是長江水，無備用水源。原來工業(yè)水澄清池和補(bǔ)給水澄清池的進(jìn)水一樣都是來自于凝汽器循環(huán)冷卻水管道，目前廠里為了環(huán)保需要，爐底沖灰水采用閉式循環(huán)運(yùn)行方式，工業(yè)水澄清池的進(jìn)水一般情況下來自于回收水，二種進(jìn)水方式可以切換。
長江水是地表水，水質(zhì)隨季節(jié)變化而變化，夏秋天為豐水期，水質(zhì)相對(duì)來說較好,含鹽量較少，冬天為枯水期，水質(zhì)就較差,含鹽量較高。水處理設(shè)備應(yīng)該也必須適應(yīng)于這種變化。所以本廠水處理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)水質(zhì)就包含了豐水期水質(zhì)和枯水期水質(zhì)二部分，設(shè)計(jì)的水處理系統(tǒng)能夠在最壞的水質(zhì)下生產(chǎn)出合格的補(bǔ)給水，滿足熱力設(shè)備的需要，不至于由于水源水質(zhì)變化而影響熱力設(shè)備的正常運(yùn)行。根據(jù)本廠的設(shè)計(jì)水源水質(zhì)，本廠的水源有以下幾個(gè)特點(diǎn)：
1、本廠位于長江入？谀习，在長江枯水期時(shí)（每年11月至翌年4月左右）水位偏低，易受海水倒灌影響，原水水質(zhì)惡化，特別是 cl-很高，嚴(yán)重影響除鹽設(shè)備的正常運(yùn)行，導(dǎo)致再生相當(dāng)頻繁，酸、堿耗增大。針對(duì)這一情況，本廠在除鹽設(shè)備前設(shè)置了反滲透裝置，以減少除鹽設(shè)備的負(fù)擔(dān)。
2、本廠循環(huán)水取水口位于上海西區(qū)排污口的下游，原水中有機(jī)物COD含量較高，使原水水質(zhì)受到較大污染。為此，我廠設(shè)置了活性碳過濾器，以幫助除去水中的有機(jī)物。
3、由于長江水是地表水,在夏天洪水期間,水中懸浮物含量會(huì)急劇增大,增加了澄清池的負(fù)擔(dān)。根據(jù)資料，洪水期間水中懸浮物主要是泥砂，泥砂的平均粒徑為0.15mm,而一般懸浮物的粒徑為0.031mm。為此，在實(shí)際運(yùn)行中。碰到這種情況，就通過增加凝聚劑加藥量和增加排污量等措施來保證澄清池正常運(yùn)行，出水合格。
三、主要設(shè)備介紹
1、澄清池
本廠共有4臺(tái)澄清池，既2臺(tái)工業(yè)水澄清池和2臺(tái)補(bǔ)給水澄清池，這2種澄清池除了設(shè)備尺寸、出水流量不同外，其余都相同，屬于固體接觸型，具體地說是屬于泥渣循環(huán)型澄清池,類似于國內(nèi)的機(jī)械攪拌加速澄清池。該類澄清池可以處理進(jìn)水懸浮物含量為1000~5000mg/l的水，處理后的出水濁度一般可小于20JTU。
工業(yè)水澄清池的最大出力為282T/H，正常出力為200T/H；補(bǔ)給水澄清池的最大出力為210T/H，正常出力為120T/H。設(shè)備的構(gòu)造示意如圖1：
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1—進(jìn)水管; 2—出水管；3—再循環(huán)器； 4—刮泥機(jī)；5—集水管；6—集水槽；7—第一反應(yīng)室；8—第二反應(yīng)室；9—分離室；10—助凝劑加藥管；11—凝聚劑加藥管
這種澄清池是一正方形混凝土構(gòu)筑物，池頂為正方形，池底為8邊形的圓形結(jié)構(gòu)，池底內(nèi)切圓直徑與正方形池頂邊長相同，池底之所以為多邊形形狀，主要是為了便于刮泥板運(yùn)轉(zhuǎn)，無死角造成污泥堆積。
進(jìn)水從進(jìn)水管引入，進(jìn)入第一反應(yīng)室，第一反應(yīng)室筒體為圓形，進(jìn)水管從切線方向引入，造成水流在第一反應(yīng)室內(nèi)旋轉(zhuǎn)，使于加快水與藥劑及泥渣的混合與反應(yīng)。但是，在第一反應(yīng)室出口處，水流是不容許成旋轉(zhuǎn)狀態(tài)，因?yàn)槿羲尚D(zhuǎn)狀態(tài)，會(huì)使整個(gè)池內(nèi)水體都發(fā)生旋轉(zhuǎn)，水的澄清效果要變壞。為了防止這種情況發(fā)生，在第一反應(yīng)室內(nèi)的適當(dāng)高度又裝有4塊 止旋擋板，使旋轉(zhuǎn)水流變?yōu)槠椒(wěn)上升水流。
在第一反應(yīng)室內(nèi),水除于藥劑混合外,還與泥渣混合。再循環(huán)裝置是一個(gè)由馬達(dá)驅(qū)動(dòng)的攪拌提升裝置，它將池內(nèi)分離室下部泥渣抽入第一反應(yīng)室，與原水及藥劑混合，利用泥渣的活性，產(chǎn)生接觸絮凝作用，加快混凝過程，又利用高濃度泥渣，使水容易產(chǎn)生擁擠沉降，便于在分離室使絮狀物沉降。再循環(huán)裝置的提升流量是可調(diào)的，一般是通過變動(dòng)它的轉(zhuǎn)速實(shí)現(xiàn)的。
在第一反應(yīng)室內(nèi)，還有二根加藥管，一根是凝聚劑加藥管，本澄清池設(shè)計(jì)是把凝聚劑加在回流泥渣中，這是本設(shè)計(jì)的一個(gè)特點(diǎn)，它對(duì)提高泥渣活性很有好處，有利于混凝過程進(jìn)行；另一根是助凝劑加藥管，它在凝聚劑加藥管上方，一般二者之間距離要保證有半分鐘水的流程，即混凝開始之后半分鐘再投加助凝劑。
第二反應(yīng)室實(shí)際上是起導(dǎo)流作用，有人稱為導(dǎo)流室，它是一個(gè)方型鋼板構(gòu)成，上部內(nèi)側(cè)附有集水槽。它的出水系統(tǒng)是在澄清池頂部設(shè)置8根集水管，收集分離室上來的清水，再流入方型集水槽，從引出管引出。在池頂水面處還設(shè)有空氣管，用于冬天防凍。集水管是一多孔管，水是從孔口流入（每根集水管上有12只孔）。澄清池排泥是由刮泥耙完成。在池底安裝大型衍架，整個(gè)衍架由馬達(dá)驅(qū)動(dòng)，衍架下面裝有刮泥耙，刮泥耙按對(duì)數(shù)螺旋線形排列，池內(nèi)的泥渣沉積在池底后，由于刮泥耙的轉(zhuǎn)動(dòng)，延著螺旋形路線移向中間的污泥坑，由排泥管排出。
本澄清池的動(dòng)力源是二個(gè)電動(dòng)機(jī)，一個(gè)供刮泥耙刮泥使用，另一個(gè)供再循環(huán)裝置攪拌提升使用。
2、重力濾池
本廠在補(bǔ)給水澄清池之后，設(shè)有6臺(tái)重力式空氣擦洗濾池，來進(jìn)一步處理補(bǔ)給水澄清池的出水。每臺(tái)重力濾池的最大出力為56m3/h,正常出力為40.2m3/h。濾池的結(jié)構(gòu)如圖2。
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澄清池來水首先進(jìn)入進(jìn)水槽，六臺(tái)濾池共用一個(gè)進(jìn)水槽構(gòu)筑物，進(jìn)水通過進(jìn)水閥進(jìn)入濾池的進(jìn)水裝置。濾池的進(jìn)水分配裝置是一開口的十字型水槽。在水進(jìn)入分配裝置時(shí)，首先到達(dá)一方型豎直的桶狀物，水在其中由于轉(zhuǎn)彎，將空氣分離出來，隨后水進(jìn)入總進(jìn)水渠，它是一開口的矩形槽，上接有四根半圓形配水支管，水進(jìn)入配水支管內(nèi)，并從管邊溢流出來。該進(jìn)水分配裝置除了用作進(jìn)水分配外，還兼作反洗排水的收集裝置。對(duì)進(jìn)水分配裝置總的要求是水力學(xué)特性要均勻一致，就是四根半圓形配水支管水力學(xué)特性相同。具體說，就是大小相同，安裝水平，相互距離相等，管道邊緣出水面粗糙度相仿等等。
本廠設(shè)計(jì)濾料為雙層濾料，上層為無煙煤，下層為砂。無煙煤的顆粒為1.0~1.2mm，濾層高度為305mm，裝載體積為4.1m3；砂的顆粒為0.4~0.5mm，濾層高度為305mm，裝載體積為4.1m3。
濾層下的集水裝置由水帽組成，水帽在濾池截面上均勻排布，共裝有水帽18*18只，水帽中心距203mm。水從濾層過濾之后，由水帽收集，進(jìn)入下部集水室，再由引出管引出。
當(dāng)濾池需要進(jìn)行反洗時(shí)，水從反洗水槽中流出，反洗水槽中的反洗水是濾池本身的出水，在濾池出水進(jìn)入到過濾水池之后，由反洗水泵抽出一部分水送入反洗水槽，將反洗水槽充滿備用。反洗過程中要使用壓縮空氣對(duì)濾層進(jìn)行擦洗，壓縮空氣由羅茨風(fēng)機(jī)產(chǎn)生，壓縮空氣管路上沒有閥門，為了防止水倒入壓縮空氣系統(tǒng)，將壓縮空氣管最高點(diǎn)裝設(shè)在濾池頂部，這樣可防止濾池內(nèi)水流入壓縮空氣管中。另外,各個(gè)濾池之間的壓縮空氣管道上也沒有閥門,當(dāng)一個(gè)濾池反洗時(shí),由于先將水位放至濾料層表面,此時(shí)水的凈壓(壓縮空氣管口處)約為1.1m水柱,羅茨風(fēng)機(jī)出口空氣壓力為2m水柱,所以壓縮空氣可以進(jìn)入濾池對(duì)濾層進(jìn)行擦洗,而正常運(yùn)行的濾池的水位達(dá)3~4m，壓縮空氣進(jìn)不去，不致影響正常運(yùn)行。原設(shè)計(jì)者就是采用這種方法簡化了壓縮空氣系統(tǒng)，節(jié)省了閥門，但它也要求羅茨風(fēng)機(jī)出口壓力穩(wěn)定。
濾池的反洗水槽是一個(gè)六臺(tái)濾池共用的構(gòu)筑物。另外，每個(gè)濾池頂部都裝有一水位觸點(diǎn)信號(hào)開關(guān)，在濾池運(yùn)行中，由于濾層中污泥增多，阻力加大，造成濾池內(nèi)水位升高，當(dāng)升高到水位觸點(diǎn)信號(hào)開關(guān)時(shí)，開關(guān)發(fā)出信號(hào)，濾池由運(yùn)行轉(zhuǎn)入反洗，該水位觸點(diǎn)信號(hào)開關(guān)發(fā)出信號(hào)時(shí)的濾池水位是3.97m。
四、藥品
1.凝聚劑
本廠水的預(yù)處理過程中使用的凝聚劑是聚合硫酸鐵（PFS），是1976年由日本提出的一項(xiàng)專利。它是用FeSO4溶液加入適量的H2SO4，并在某種氧化劑作用下進(jìn)行氧化聚合而得，也是一種無機(jī)高分子凝聚劑，其分子式是〔Fe2(OH)n(SO4)3—n/2〕m 。這是一種粘稠狀的液體凝聚劑，日本專利的最初報(bào)告表明，它對(duì)廢水中有機(jī)物去除率較高，它除了具有鐵鹽凝聚劑的優(yōu)點(diǎn)之外，對(duì)COD的去除率也較好，國內(nèi)從1982年開始制造，目前已逐步推廣、使用。
2.助凝劑
使用的助凝劑是陽離子型助凝劑聚丙烯酰胺（PAM），它是由丙烯酰胺單體聚合而成：
市售聚丙烯酰胺有粉劑和膠狀二種，粉劑含聚丙烯酰胺80%，透明膠狀物中含聚丙烯酰8—9%。它在水處理中使用，一般是在凝聚劑投加之后半分鐘再行投加，因?yàn)榇藭r(shí)已處于凝聚劑水解結(jié)束，進(jìn)行絮凝的時(shí)候。它對(duì)絮凝過程十分有利，所以它可以降低出水濁度，提高礬花沉降特性，但它不能提高有機(jī)物去除效果。值得注意的是市售的聚丙烯酰胺中經(jīng)常存在一些單體丙烯酰胺（國產(chǎn)品中曾達(dá)到2.65%），它在水凝聚過程中，會(huì)溶解于水中而帶出，丙烯酰胺是一個(gè)有毒物品，生活飲用水中規(guī)定它的含量最高為0.01mg/l（對(duì)非經(jīng)常使用時(shí)可放寬到0.1mg/l），所以它的使用劑量不能太高，特別是對(duì)供應(yīng)生活飲用水的處理設(shè)備。一般來說，如經(jīng)常使用的，其劑量不超過1mg/l，對(duì)非經(jīng)常使用的，也不應(yīng)超過2mg/l。
3、殺菌劑
本廠使用的消毒殺菌劑是次氯酸鈉NaClO。次氯酸鈉是電解食鹽過程中產(chǎn)生的氯氣
再于NaOH反應(yīng)而得，它是一種強(qiáng)氧化劑，通過水解反應(yīng)生成次氯酸，因而具有殺菌消毒的功效。
NaOCl→Na++OCl-
OCl-+H2O→←HOCl+OH-
其殺菌作用主要是HOCl，因?yàn)镠OCl是很小的中性分子，容易擴(kuò)散到帶負(fù)電荷的細(xì)菌表面，并穿過細(xì)胞壁到達(dá)菌體內(nèi)部，氧化細(xì)菌的酶系統(tǒng)，殺死細(xì)菌等微生物，OCl-雖然也有一定的殺菌能力，但因帶有負(fù)電荷，難以擴(kuò)散到細(xì)菌表面，殺菌效果只有HOCl的1/20，所以次氯酸鈉的殺菌效果與其HOCl和OCl-比值有關(guān)，而影響該比值的因素主要是OH-，也就是說與PH有關(guān)。當(dāng)PH﹤5.0時(shí)，HOCl占100%，幾乎沒有離子化，殺菌效果最好；當(dāng)PH=7.5時(shí)，HOCl和OCl- 幾乎各占一半；當(dāng)PH≧9.5時(shí)，OCl-占100%，殺菌效果已很微小。在電廠水處理中，這PH值基本上就是指所要處理的水的PH,因?yàn)榧铀幜亢苄?藥品本身的PH對(duì)最終的PH影響很小,天然水PH值一般在7.5～8.5,所以次氯酸鈉的殺菌效果并沒有充分發(fā)揮出來。次氯酸鈉的加藥量一般是與水中細(xì)菌微生物的多少有關(guān)，當(dāng)水中微生物多時(shí)，易于繁殖，加藥量就要增加，反之則可減少。通常用處理后出水中的殘余氯量來控制，稱之為游離氯，一般游離氯控制在≦0.1mg/l。
五、設(shè)備的運(yùn)行管理
在平時(shí)的正常生產(chǎn)中，當(dāng)除鹽系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，4臺(tái)澄清池同時(shí)運(yùn)行；當(dāng)除鹽系統(tǒng)不運(yùn)行，
特別是夜間工業(yè)水用量較小時(shí)，就根據(jù)當(dāng)時(shí)實(shí)際工業(yè)水用量，在控制盤上調(diào)節(jié)4臺(tái)澄清池的出力或停運(yùn)1臺(tái)澄清池，保證工業(yè)水池的水位在滿液位的80%以上，以滿足全廠的工業(yè)用水需要。重力濾池與補(bǔ)給水澄清池的關(guān)系是3臺(tái)濾池對(duì)應(yīng)1臺(tái)澄清池，即A、B、C3臺(tái)濾池對(duì)應(yīng)于補(bǔ)給水澄清池A，D、E、F3臺(tái)濾池對(duì)應(yīng)于補(bǔ)給水澄清池B。當(dāng)一臺(tái)補(bǔ)給水澄清池運(yùn)行時(shí),就投運(yùn)與之匹配的重力濾池。
凝聚劑加藥量是通過控制澄清池出水PH來決定的，一般來說，澄清池出水PH控制在6.9~7.1之間；钚阅嘣渴峭ㄟ^控制一反底部泥渣沉降比（V/V10）來決定的，其數(shù)值控制在10%~25%之間。當(dāng)工業(yè)水澄清池的進(jìn)水為閉式循環(huán)水時(shí)，出水PH就隨進(jìn)水的PH變化而變化，一般認(rèn)為出水PH比進(jìn)口PH低1.5左右就可以了，沉降比控制在5%~10%左右。
重力濾池的反洗可分為自動(dòng)和人工二種方式,自動(dòng)是由重力濾池的水位來決定的。反洗過程有反洗程序控制器來執(zhí)行。
澄清池的排泥方式分為手動(dòng)和自動(dòng)二種，手動(dòng)方式就是根據(jù)某只澄清池的泥渣量直接開啟該只澄清池手操排泥閥進(jìn)行排泥，自動(dòng)方式就是由排泥程序控制器根據(jù)設(shè)定的排泥頻率來進(jìn)行排泥，但是控制器不是控制單個(gè)澄清池的，而是一組一組控制的，即不能直接控制某只澄清池的排泥頻率，而是2只工業(yè)水澄清池或2只補(bǔ)給水澄清池一起控制的，在平時(shí)的生產(chǎn)中根據(jù)每個(gè)澄清池的泥渣量，兩種方式結(jié)合起來使用。
澄清池的出水指標(biāo)：濁度<10NTU
濾池出水指標(biāo)：濁度<1NTU
六、運(yùn)行過程中發(fā)生的問題及處理情況
在平時(shí)的運(yùn)行中，我們碰到和解決了不少問題。剛開始運(yùn)行時(shí)，澄清池中加入的是10% 濃度的凝聚劑（聚合硫酸鐵）和進(jìn)口的助凝劑，后來發(fā)現(xiàn)，聚合硫酸鐵的凝聚效果很好，在單獨(dú)使用而不加助凝劑的情況下，也足夠能保證澄清池出水水質(zhì)的合格，所以現(xiàn)在當(dāng)澄清池的進(jìn)水為長江水時(shí)，只加凝聚劑而不加助凝劑；當(dāng)工業(yè)水澄清池進(jìn)水為閉式循環(huán)水時(shí)，由于進(jìn)水中活性泥渣量很小,PH值比較高且波動(dòng)較大,在只加凝聚劑的情況下,出水水質(zhì)較差,因此這時(shí)在工業(yè)水澄清池中既加凝聚劑又加助凝劑,出水水質(zhì)有了很大的改善,能夠符合要求。在起初使用聚合硫酸鐵的過程中，發(fā)現(xiàn)有時(shí)加藥泵打不出藥來，使澄清池中無藥或只有少量藥加入，出現(xiàn)出水PH提高、濁度上升、水質(zhì)不良的情況，尋找原因，結(jié)果發(fā)現(xiàn)是聚合硫酸鐵的水解物把藥泵進(jìn)口濾網(wǎng)的網(wǎng)眼給堵塞了，造成藥泵打不出藥來，這種原因一度是影響澄清池出水水質(zhì)穩(wěn)定性的一大因素，后來我們?cè)趯?shí)際工作中不斷摸索，不斷總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，不斷調(diào)整凝聚劑濃度，從開始的10%濃度逐步改為現(xiàn)在直接使用生產(chǎn)廠家供應(yīng)的原液，情況大為改善，堵塞現(xiàn)象很少發(fā)生，大大地提高了澄清池出水水質(zhì)的穩(wěn)定性。我們?cè)谏a(chǎn)中也碰到過另一個(gè)問題是在澄清池的自動(dòng)排泥過程中，有時(shí)會(huì)發(fā)生自動(dòng)閥門打開后，被泥渣中的垃圾卡住，排泥結(jié)束后關(guān)不緊，造成由于澄清池中泥渣量過少，甚至沒有而出水水質(zhì)不良的情況,但因閥門無法拆開,在澄清池運(yùn)行時(shí)只能采取一些應(yīng)急措施,不能根本解決問題。后來我們利用機(jī)組大修、用水量較少的機(jī)會(huì)，在澄清池的檢修過程中，在澄清池排泥管中間添加了一只球閥，以便以后再碰到這種情況時(shí)，進(jìn)行隔離檢修。有一段時(shí)間，補(bǔ)給水澄清池B的出水水質(zhì)比較差，于是，我們從各個(gè)環(huán)節(jié)去查找原因，包括加藥量、沉降比、再循環(huán)器的轉(zhuǎn)速、刮泥機(jī)的運(yùn)行情況、放水檢查池內(nèi)設(shè)備結(jié)構(gòu)有否異常等等，結(jié)果沒有發(fā)現(xiàn)有重大異常，但經(jīng)過一段時(shí)間的試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)當(dāng)沉降比在10%~15%之間時(shí)，出水水質(zhì)較好，為此，補(bǔ)給水澄清池B的沉降比目前就控制在這個(gè)數(shù)值，運(yùn)行情況良好。
還有，我們遇到的另外一個(gè)問題是有時(shí)特別是在夏季，澄清池的出力跟不上全廠的用水量，影響到全廠設(shè)備的正常和安全運(yùn)行。于是，我們就通過加高消防水池圍墻、減少消防水池的溢水、調(diào)大工業(yè)水澄清池出力的方法來增加出水量，另外，和有關(guān)部門通力協(xié)作，尋找泄漏點(diǎn)，減少浪費(fèi)。通過這些措施，大大地緩解了這方面的矛盾。
七、結(jié)論
經(jīng)過十幾年的實(shí)際運(yùn)行情況證明,這套設(shè)備系統(tǒng)基本上能夠滿足生產(chǎn)需求。在生產(chǎn)中，我們不僅能夠生產(chǎn)出足夠的水量來滿足全廠的生產(chǎn)用水，而且能夠在工作中加強(qiáng)管理，不斷總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)尋找原因予以解決，不斷提高設(shè)備的性能，使設(shè)備處于最佳運(yùn)行狀態(tài)。當(dāng)然，在以后的生產(chǎn)中，我們必將加倍努力工作，不斷提高設(shè)備的運(yùn)行性能，使得我們的生產(chǎn)情況朝著更好的方向發(fā)展。
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