火电厂高密度沉淀池处理江河水时的季节性运行方式研究

陈实知 王玉娜

摘要：本文通过江河水水质受季节影响下原水温度及部分化学组分的具体变化情况，分析这些变化对原水预处理带来的影响，并提出相应的以高密度沉淀池为混凝澄清基础的解决措施，采取季节性运行方式调整方案，以达到提升原水预处理出水水质稳定性的目的，为后级水处理装置的安全运行提供保障。

关键词： 江河水 季节性 高密度沉淀池

0 引言

江河水作为火力发电较为常见的用水来源，与湖泊（水库）水、城市中水、海水等相比，因不同的气候条件和水文条件，江河水更易受到季节更替的影响，水的温度及化学组分也呈现出季节性的变化。当火电厂以江河水作为原水来开展预处理时，应参考水质的变化趋势，结合自身用水情况，调整混凝澄清设备的运行方式，以获得稳定的出水效果。

滨海电厂位于江苏省盐城市滨海县黄海沿岸，距淮河入海口以北约30km，原水取自翻身河，预处理工艺流程为：原水→补给水泵→高密度沉淀池→工业水池或空气擦洗滤池→化学水池，使用配置好的浓度为2.5%的液态聚合氯化铝（PAC）作为混凝剂加入沉淀池中，同时投加次氯酸钠作为杀菌剂，未使用助凝剂。本文以该厂不同季节的原水水质数据为基础，具体研究水质变化给高密度沉淀池带来的影响，并为消除此类影响沉淀池运行时所需要做出的调整措施。

1高密度沉淀池介绍

高密度沉淀池是法国利德满公司开发的预处理技术，自本世纪初进入我国，其工作原理与斜管沉淀池相似，主要区别在于它改进了混凝剂的混合形式，同时增加了污泥回流系统，使其具有占地小、加药量小、排泥量小、排泥浓度高等优点^[1]。但也存在水流行程较短，大水量通过时容易翻池的缺点。高密度沉淀池结构及其中水流方向如图1所示。

图1 高密度沉淀池结构及水流方向

2翻身河水质变化情况

该电厂原水取自翻身河，取水口距入海口河闸约4km，该河段水质综合类别为IV类，上、下游近距离无其它取水用户，上游无排污口。其2019年的水质变化情况如表1所示。

表1 翻身河河水2019年水质变化情况

日期 （2019年）	温度 （C°）	pH	导电率 （μs/cm）	浊度 （NTU）	COD （mg/L）	平均降雨量 （mm）	季节
1月14日	8	7.72	2709	9.17	22	21.7	冬季
1月22日	7	7.70	1905	5.85	13
1月28日	7	8.02	1942	5.05	21
2月13日	7	7.90	1974	5.75	19	22.6
2月18日	3	8.01	1854	4.17	25
2月25日	11	7.67	1868	4.47	22
3月4日	12	7.67	1889	18.10	24	31	春季
3月11日	14	7.94	1172	6.30	19
3月25日	18	7.95	1489	8.56	25
4月8日	20	7.80	1101	14.50	22	45
4月22日	18	7.87	1167	6.81	20
5月6日	18	7.75	1001	5.94	21	58.9
5月21日	28	7.51	1065	7.21	15
6月3日	33	7.53	989	27.00	19	87	夏季
6月17日	32	7.78	899	20.80	32
7月1日	29	7.69	1019	6.77	24	195.3
7月15日	32	7.61	1387	18.90	38
7月29日	35	7.58	1068	5.74	27
8月13日	29	7.52	1088	8.55	24	167.4
8月27日	28	7.87	1461	15.80	47
9月9日	29	7.56	1157	5.82	18	60	秋季
9月24日	29	7.82	1203	10.80	35
10月8日	28	7.55	1030	12.30	16	24.8
10月23日	23	7.60	968	10.80	19
11月4日	18	7.90	1072	21.90	24	36
11月13日	19	8.19	1210	6.80	15
12月2日	10	8.43	1559	5.60	77	24.8	冬季
12月16日	13	7.84	1313	7.40	23
12月30日	8	7.85	1137	7.04	22

说明：平均降雨量取自中国天气网盐城市滨海县数据。

3季节变化带来的影响及对应的运行方式

3.1温度对混凝剂的影响

在混凝处理的过程中，由于高价金属盐类混凝剂的水解反应是吸热反应，所以温度的变化对混凝效果的影响最为显著，即使液态PAC相较于其他铝盐混凝剂有更宽的水温适应范围^[2]，但从现场取样测量观察，当原水水温下降到10℃以下时，PAC的混凝效果仍会明显下降。结合表中数据来看，此种情况集中在每年12月至次年2月，虽然调高PAC加药量能略微降低高密度沉淀池的出水浊度，但也会出现未完全反应的混凝剂溢出进入后级处理设备的情况，易引起反渗透保安过滤器滤芯堵塞和反渗透膜堵塞的问题。而从火电厂原水用量分析，每年的12月份由于生产任务重，原水用量上升，其后受到春节假期的影响，次年1月份至2月份的原水用量会有所回落。

结合原水用量的变化，为应对低温的影响，可以从以下三个方面调整高密度沉淀池的运行方式：一是尝试加入适量的聚丙烯酰胺（PAM）助凝剂，但需注意，在原水浊度较低时，PAM的加入可能会诱发混凝剂过量的情况，使水中胶体最终重新稳定，无法获得满意的出水效果^[3]；二是同时加入一定量的铁盐来改善混凝效果，相对于使用较多的聚合硫酸铁来说，聚合三氯化铁则更适合处理15℃以下的低温水^[2]；三是通过增加沉淀池的投入数量并及时调节生产环节中的各项用水需求，减轻单个沉淀池制水压力，降低过水流量，延长池中的沉降时间。

3.2降雨对原水浊度及有机物的影响

由全年的平均降雨量可以看出，区域内的降雨主要集中在夏季，此时河水丰沛，流量充足。对应观察水质的变化情况，河水中的浊度及COD会在此季节内出现较大起伏，这是因为雨水将河岸两旁的泥沙及有机物一起冲入河道，增加了水中杂质，并形成负面的时效性影响。这是江河水普遍存在的现象，只是由于河流体量的不同，所引起的水质变化程度也不一样，有的河流在雨季时甚至可以使水样浊度达到300~400NTU的水准^[5]。

在此时段内，随原水带入的有机物中藻类的量也有所增长，并且受到夏季温度升高、光照时间延长的影响，藻类在露天的混凝澄清设备里的生长速度明显加快。另一方面，混凝处理时有机物占比的提高还会对形成的污泥造成不良影响，会出现矾花变小、密度下降以及含水率升高等情况^[6]，这就降低了池内污泥的活性和有效作用时长。

原水中更多的杂质不仅使得沉淀池在同一时间段内形成的泥量增加，还使其中的活性污泥占比下降。而夏季往往又是火电厂的发电高峰，原水用量较大，让这样的影响更加明显。针对夏季雨水造成的浊度及有机物含量的大幅波动，在对高密度沉淀池进行调整时，一是要适当提高次氯酸钠杀菌剂的用量以减少池中有机物含量；二是要及时缩短沉淀池的排泥间隔并延长排泥时间，在保持池中泥位的同时降低有机物对活性污泥的影响，防止出现翻池现象。采取减小沉淀池进水流量的措施也能起到一定作用。

4 数据的监测及预测

由于各年份的气候条件各有不同，季节更替的程度和时间往往不具备准确的参考模式，因此，通过对原水各项数据的监测和分析成为判断季节变化的主要措施，是调节高密度沉淀池运行方式的先决条件。其中，原水的浊度和温度一般可以通过在取水管道上安装仪表进行连续监测，根据监测数据的变化及时调节沉淀池运行方式，以应对季节改变而造成的影响。降雨量及COD的数据多来自定期测量，比较于淮河流域及以北地区，相应因素的影响程度对南方降雨较多的地区来说则更为明显。

在水质监测的基础上，还可以充分利用现代化的天气预报的信息优势，对温度变化幅度及降雨发生概率和程度做出推测，估计原水温度及水中各化学组分的变化趋势。结合实际用水情况，优化原水用量及取水时段，可以更为科学合理的安排制水与储水工作，降低原水水质季节性变化给沉淀池运行带来的影响。

5结语

预处理出水水质的优劣对后级的水处理装置及其出水有着直接的影响，经本文分析，高密度沉淀池处理江河水时，需要注意冬季的低温及夏季的高温和降雨所引起的水质变化，对应采取改变沉淀池加药方式、进水方式和排泥方式等手段来降低因季节更替而带来的影响，以适应原水的变化，达到高密度沉淀池出水水质长期稳定的目标。

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