机械搅拌澄清池的优化运行与管理.doc

浅析机械搅拌澄清池的优化运行与管理云南华电巡检司发电有限公司 徐琳 云南华电巡检司发电有限公司2300循环硫化床机组，其补给水预处理系统工艺流程为:南盘江水升压泵房JJ型机械搅拌澄清池变孔隙滤池成品水池纤维球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混凝剂、助凝剂的加药系统。本厂预处理系统的主要设备为:3 台JJ型机械搅拌澄清池，7台变孔隙滤池，一台成品水池组成。一. JJ型机械搅拌澄清池结构及工作原理：澄清池主要由集水槽.支撑桥.变速驱动装置.进出水管.加药管. 取样管.泥渣排放管.底部轴承及轴承座、底部轴承润滑管、底部轴承支架、角度调整夹、第一反应室延长段、第一反应室、第二反应室、导流板、泥渣搅拌浆、搅拌叶轮、搅拌机轴、刮泥机轴、刮泥机臂、顶部支撑钢结构等部件组成。本厂机械搅拌澄清池是混合室和反应室合二为一,即原水直接进入第一反应室中,在这里由于搅拌器叶片及涡轮的搅拌提升,使进水、药剂和大量回流泥渣快速接触混合,在第一反应室完成机械反应，并与回流泥渣中原有的泥渣再度碰撞吸附，形成较大的絮粒，再被涡轮提升到第二反应室中，再经折流到澄清区进行分离，清水上升由集水槽引出，泥渣在澄清区下部回流到第一反应室，由刮泥机刮集到泥斗，通过池底排泥阀控制排出，达到原水澄清分离的效果。设备情况如图1所示。二、机械搅拌澄清池主要参数澄清池最大处理水量为950/,正常处理水量为850/，出水浊度为10NTU。进水浊度一般不超过1000 5000NTU，短时间不超过10000 NTU。主要设计参数:澄清池直径:21000,池高:13400,正常处理水深11150;第一反应室直径:3200,反应室高:6750; 第二反应室直径:10300, 第二反应室高:7000; 第一反应室顶部与第二反应室顶部差:1200;进水管距反应池底部:950;总容积：2147立方米， 回流量/进水量=35倍，总停留时间:2.53（按850/）;清水区上升流速0.9/;澄清池搅拌电机的功率11KW，转速：1450rpm,(变频电机)搅拌叶轮最大转速：23.8 pm, 叶轮外缘的最大线速度3.24m/s. 澄清池刮泥机电机功率0.55KW，电机转速：1500rpm，刮泥臂转速: 0.045rpm澄清池设计7个取样点,对澄清池水不同部位取样监督:1号取样点在第一反应池底,2号取样点在第一反应池上部, 3号取样点在第二反应池下部,4号.5号.6号在澄清区， 7号在清水区。正常运行中,各取样点具有不同的作用，通过测定1号、2号、3号点的5沉降比来监督泥渣循环情况, 2号点的沉降比监督第一反应室的悬浮泥渣，3号点的沉降比监督第二反应室泥渣回流量，通过2号的沉降比来监督排泥量及确定排泥周期。通过比较4号、5号、6号的出水浊度比较监督清水区水质。通过7号的浊度和监督出水水质。本澄清池设计的另一个主要特点是4号、5号、6号点可以监视在本区域内的悬浮泥渣，这部分悬浮泥渣如能适当控制，可以提高出水水质，降低药耗。三.药品 1. 凝聚剂本厂水的预处理过程中使用的凝聚剂是聚合硫酸铁（PFS），它是用FeSO4溶液加入适量的H2SO4，并在某种氧化剂作用下进行氧化聚合而得，是一种无机高分子凝聚剂，其分子式是Fe2(OH)n(SO4)3n/2m ，是一种粘稠状的液体凝聚剂，它对废水中有机物去除率较高，它除了具有铁盐凝聚剂的优点之外，对COD的去除率也较好。2.助凝剂本厂使用的是阳离子型聚炳烯酰胺剂，其阳离子度为3060左右，分子量为300400万，阳离子型分子量偏高，主要用于水悬浊液和悬浊物的絮凝沉淀，酸性和偏酸性溶液含有有机悬浊物时絮凝是很困难的。在这种情况下，阳离子型聚丙烯酰胺能有效的进行絮凝沉淀，显示其突出的性能。使用形态为0.1-0.2%水溶液，必须用Ph7的水配制，配成稀溶液后极易水解。应随配随用或在当天用完，不宜长时间存放。运输、贮存过程中注意防潮、防晒。一般来说，如经常使用的，其剂量不超过1mg/l，对非经常使用的，也不应超过2mg/l。 絮凝剂的用量，过少絮凝不完全，不能充分发挥聚炳烯酰胺絮凝的优势，用量过大，细小矾花的表面被聚炳烯酰胺絮凝剂的大分子包缠，不能产生“架桥”作用，处于稳定状态，降低絮凝效果，所以在使用絮凝剂时切勿过量使用。3、杀菌剂本厂的原水为南盘江水，水中的有机物含量不高，加上使用的混凝剂为聚合硫酸铁，对有机物本身具有一定的去除率，故运行中一般不进行杀菌灭藻剂处理，原设计安装的杀菌灭藻装置已废弃不用。但是，随着江水的污染较几年前严重，在枯水季节，降雨量小，水中有机物含量升高，加上江水浊度较低，聚合硫酸铁加药量相应较低，导致澄清池水中有机物含量升高。所以在枯水季节仍然应当适当对澄清池进行杀菌灭藻处理。2008年底本厂开始使用固体氯（氯锭），根据澄清池水中有机物含量的多少，取出所需的片数，将药剂放入带孔的塑料篮筐中，悬挂浸没于澄清池水中，使之缓慢溶解，释放出有效氯，而起到杀菌灭藻作用。加药时操作者无需称量，投加及计量方便，不需要任何投加计量设备，不直接接触药剂。由于其杀菌作用主要是HOCl，杀菌效果受PH的影响较大，当PH=7.5时，HOCl和OCl- 几乎各占一半；当PH9.5时，OCl-占100%，杀菌效果已很微小。天然水PH值一般在7.58.5,在本厂水的预处理中，混凝剂采用聚合硫酸铁，使澄清池出水PH大约为67之间，能使杀菌效果充分发挥出来。通常用处理后出水中的残余氯量来控制，称之为游离氯，一般游离氯控制在0.1mg/l。以上几种药品的使用，都应当随季节的变化，定期做小型实验，以确定最佳用药量和控制方法。四、设备的运行管理与维护化学水处理中，澄清池预处理占有很重要的位置，为充分发挥澄清池的处理能力，保证澄清池的稳定运行，获得所需要的水质，降低药耗，在日常运行中应注重观察和分析澄清池的运行参数，以便从中找出规律，积累经验。作好澄清池的运行参数记录及指标的建立，是澄清池运行管理的基础工作和资料。需要记录的资料有以下几类：1运行参数，通常每班应对以下项目进行作好1-2次分析和记录，内容包括：澄清池的进出水浊度、PH值、澄清池的负荷、加药量、刮泥机的启停时间、 搅拌机的启停时间、频率、澄清池各部位的泥渣沉降比、泥渣面的高度（即4.5.6.号取样管）、排泥量 、排泥浓度等方面。以上各个参数要求真实填写。 2、烧杯实验资料的建立，由于各地水源、水质、药品等方面的原因，应该根据不同的季节、水温、浊度变化的情况下，做烧杯实验积累经验，以找出各种条件下的最优加药量。3、定期组织人员对以上记录进行分析，并根据进水的变化，泥渣面高度、泥渣沉降比、出水水质等关系确定合理的排泥周期和历时。4、定期对澄清池的各种机械设备和电气设备进行维护检修和加油润滑处理。五、运行中存在的问题及处理措施自2006年10月澄清池投运以来，至今已三年，在这期间，我们遇到许多难题，同时也采取了许多措施，累积了不少的经验，具体如下：1、澄清池的加药问题本厂使用聚合硫酸铁作为澄清池混凝药剂，聚合硫酸铁药品的缺点是：药品加水配药稀释后形成的水解产物，容易将整个加药管道（包括配药箱、加药泵进出口管道）堵塞。澄清池的稳定运行要求应保持加药的均匀、连续性，才能获得稳定的出水水质。主要表现在以下几方面：A、PVC加药管道老化破裂、水解产物堵塞管道引起管道内部压力升高，使管道连接处泄漏的。B、不锈钢加药管道的设想。由于聚合硫酸铁的PH值很低，对金属有强烈的腐蚀作用，而且目前最大的问题是水解产物堵塞管道，采用不锈钢加药管道虽然可以防止管道破裂、泄漏问题，一旦发生水解沉积物堵塞管道时，仍然需要割断管道进行机械除水解产物，在不锈钢管道的连接焊接出，如焊接工艺稍差，不久就会发生管道泄漏。加上改造成本高，故未采用此方案。C、耐酸高压橡胶管替代PVC加药管道。优点：耐腐蚀、耐高压、不易老化、安装简便、维修容易的特点。采用这种材料，需要在连接两端使用不锈钢连接，以使连接处不发生橡胶管脱落。目前已使用了近一年，未发生过管道破裂泄漏的现象。D、加药泵进口滤网。由于水解产物在整个加药系统的沉积附着物是随时间均匀、连续不断的产生而形成，所以仅在某个部位设置滤网，对沉积附着物的去除基本无多大用处。目前已基本不用。E、加装加药管道反冲洗水管。聚合硫酸铁的水解产物虽然不如碳酸钙垢那样附着力很强，但是要用水冲洗的方式除去仍有一定的困难，刚开始使用时，由于管道的沉积物不是很多，水冲洗的效果还行，时间越久，管道的沉积物累积较多则效果就差了。故未经常使用。F、使用原溶液加药。采用耐酸高压橡胶水管解决了管道的腐蚀、老化问题，但是水解产物堵塞依然存在，频繁堵塞加药，造成加药中断或不足，是澄清池运行的最大难题。我们在实际工作中不断地摸索，从历次的处理失败中吸取教训，不断总结经验，从开始的30-50%加药浓度和35-95%的加药频率，到现在直接使用生产厂家供应的原液，10-95%的加药频率，情况大为改善，堵塞现象很少发生，大大地提高了澄清池出水水质的稳定性。使用原溶液加药时，变频加药泵的调频运行很重要，要求及时根据负荷和进水浊度调整加药的频率。因为每增加1%的频率能使药耗上升58克/吨，很容易发生加药过量，所以需要值班员有一定的责任心、一定的操控和运算能力，否则在使用变频加药泵时有可能不能正确使用。加药公式如下：水处理药耗（以原溶液计算）=（400L/h 加药频率药品密度1000）澄清池进水量2、泥渣活性和适宜浓度的判断方法在运行中，我们都知道活性泥渣对澄清池的运行效果具有十分重要的意义。但是如何判断泥渣活性和活性泥渣的多少？笔者在管理过程中发现，多年来许多的值班员通常都以目视观察为主，察看第二反应室的泥渣活性情况和泥渣浓度，以此来判断是否排污和排污的多少，这种方法对于运行多年的澄清池来说，不否认一眼就可以作出正确的判断，但对于刚投运不久的澄清池来说，这种判断方法是不可取的，在实际运行中，因判断失误错误处理而导致出水变坏的情况屡屡发生。正确的方法是：值班员应严格执行相关的规定，定期对7根取样管进行取样分析，以准确的量化数据来作为排污和加药的依据。泥渣活性的判断。泥渣的活性可通过取样观察进行判断。如果泥渣颗粒粗大，疏松多孔，色泽较浅，则说明活性好，吸附力强；反之，若颗粒细小，密实，色泽较深，则说明泥渣已经老化，必须及时排污，一般控制2号取样管（第二反应室）的5分钟沉降比为10-20%为宜。3、澄清池应采用正确的排泥方法正确的排泥，对澄清没备的正常运行是至关重要的。因此，在澄清池运行中应注意及时排泥，将池内多余的和变质的泥渣及时排掉，使池内泥渣保持平衡。但排泥历时又不能过长，因泥渣过多或过少都会影响出水水质。泥渣过多，会产生拥挤沉淀，泥渣层在分离室上移，导致一部分泥渣随上升水流到清水区.使出水水质受影响；活性泥渣过少，不能与原水中的悬浮物和胶体物质充分接触，影响吸附架桥和沉淀物眷扫作用.使混凝效果不好，从而影响出水水质。本厂澄清池运行中排泥存在的问题如下： A、清水季节常常出现排泥过量。排泥过量，致使沉降比过低，回流活性泥渣量不足或没有，不能与原水中较高浓度的悬浮物充分接触絮凝，使分离区泥渣层破坏，造成乱层，清水区中含有悬浊物随水流流出，使水质恶化，严重时也易产生“翻池”现象。当出现排泥过量时，应及时增加凝聚剂的投加量，并投加黄泥、泡花碱或聚丙烯酰胺等绒体核心类助凝剂尽快培养活性泥渣，恢复正常运行。造成排泥过量的原因大多是由于未严格分析各取样点的泥渣沉降比就盲目排污，或排泥门泄露所引起。所以，在运行中必须严格执行取样分析制度。B、高温高浊期要紧防排泥不够。夏季高温高浊期原水浊度太高，澄清池必然要增加排泥频次和排泥历时，沉降比控制相对低一些，但在运行中往往控制不好排泥量，加上我厂澄清池的排泥管直径较小，极易产生排泥不够现象，沉降比过高，分离室泥渣拥挤上升，使泥渣层面上升到清水区出水槽出浑水。这时应增加排泥频次和排泥历时，必要时开启放空阀辅助排泥或采用连续排泥的方法。C、本厂澄清池的设计排污与一般的排污方式不同。多数澄清池都设计有14个泥渣浓缩室，容积为澄清池总容积的14%和一个池底排泥斗，在泥渣浓缩室设有排泥管，称为澄清池的左右侧排泥，池底泥斗设有排泥管，称为澄清池的定期排泥管，通常定期排泥管周期为12次/天，左右侧排泥一般待浓缩室的泥渣充满泥斗时及时开启排泥，这时应采用快速排泥，即全开排泥管，泥渣排尽后关闭，所以这类澄清池的排泥很好掌握。通常情况下澄清池的排泥应以泥渣浓缩室为主。池底排泥目的：一是作为泥渣浓缩室排泥的辅助措施，二是放空排泥。从本厂澄清池的结构图可以看出，我厂澄清池的特点：一、圆锥型池底，池子直径较大；二、运行时利用刮泥机的刮刀板将积泥刮到池底，再由排泥管排出池外；三、无泥渣浓缩室作为左右侧排泥，只设有池底排泥斗；四、池底排泥斗容积较小仅为4m3，占澄清池总容积的0.2%，排泥管直径150mm，放空管直径219 mm ；五、在池底排泥斗中还安装有泥渣搅拌浆，目的是将池底有活性的泥渣能有效提升到第一反应室作为悬浮泥渣使用。这种设计的优点是：对于清水季节投运澄清池时能有效的促成悬浮泥渣的形成。缺点是：使排泥斗收集老化泥渣的功能大大降低。在正常运行中，随着排泥斗中的泥逐步增加，如果未能及时排掉，那么这些老化泥渣由于泥渣搅拌浆的作用，重新返回第一反应室作为悬浮泥渣使用，由于老化泥渣是不能产生吸附网捕作用，它的存在只会消耗过多的混凝剂，使出水变差，在这种状况下，多数值班员选择了不断提高加药量。从运行中的实际混凝剂量明显高于小型实验的混凝剂量可以看出这一点。要达到及时排出多余的泥渣，保持池内泥渣平衡，需要准确掌握好排污的间隔和历时。然而，以目前排泥方式，通过人工观察第二反应的泥渣浓度来决定排泥。很容易使排泥过大或不足。从近三年的运行实践中，笔者认为我们应当重视澄清池的各种分析，增加排泥斗泥渣沉降比分析，并增加分析的频次，及时发现并排出多余的泥渣。从澄清池的实际特点和近三年的运行经验，笔者认为可以采用以下几种排泥方案：一、采用少量、多次的排泥方法；二、安装自动定时排泥系统；三、少量连续排泥方式。不应使用间隔周期长，排泥历时长的排泥方式，在浑水季节还应当使用放空管增加排泥，这些设想将进一步实践。总之，如何科学地控制排泥周期，使澄清池悬浮泥渣层良好地工作，比较稳定的保持澄清池中的泥渣平衡，提高混凝效果，确保澄清池出水浊度合格，仍然有待我们去探索研究。3、#2澄清池泥渣量异常多的原因及处理在这几年的运行中，我们发现了一个奇怪的问题，那就是#2澄清池泥渣量比#1.3澄清池异常的多，即使是相同的负荷、加药量、排污周期，#2澄清池都会发生泥渣量大，排污不够的问题。当时的解释主要有如下几种：一、多数的值班员都认为这台设备在安装或者是设计的结构上有问题；二、加药管道或者加药泵出药量不足；三、排污管道有问题。鉴于以上几种说法，所以在多数情况下，#2澄清池一般都只作为备用，而不是常规投运，直到有一天#1澄清池因搅拌电机烧坏，这时必须投#2澄清池，这个困绕笔者许久的原因终于被解开。#2澄清池刚投运后的状况归纳为几点：一、运行中出水质量正常；二、中午泛渣较#3池严重；三、每天需要增加一.二次排污。在运行一个月左右，细心的值班员发现#2澄清池出水管道是浑水，但是澄清池表面的水是澄清的，随后几天同样也出现这种情况，检查后发现#2澄清池底部泥渣量超标，进行了加大排污处理后正常。根据以上状况，随后对运行人员作出了要求每班对7根取样管进行分析，并记录沉将比、负荷等运行参数，以此来决定澄清池排泥的周期与排污量。通过三天的值班记录我们发现#2澄清池的平均排泥量是#3池的2-3倍。这些泥从哪里来？为此，笔者查阅了本厂澄清池的设计、安装.、管道布置系统图，终于找到了答案。请看澄清池原水进水布置管道#3澄清池#2澄清池1澄清池 进水母管原水补给水管#1澄清池进水管原水补给水管#1澄清池进水管从图中可以看出，这样的进水分配容易造成泥砂在直径较大的管道部分回流并进入#2澄清池。换句话来说， 每当#2澄清池运行的时候，相对与原水的浊度，#2澄清池的进水浊度明显高于#1、3池，是造成#2澄清池泥渣量异常多的原因