1、第29卷第6期2009年6月工业水处理Industrial Water TreatmentV0129 No6Jun。2009潮汐影响海水沉淀池运行的原因分析与对策冯礼奎1，朱新强2，王宏义2(1浙江省电力试验研究院，浙江杭州 310014；2浙江乐清发电有限责任公司，浙江乐清 325600)摘要海水退潮过程中反应沉淀池沉淀区出现翻池，絮凝体大量上浮严重影响出水质量。通过对海水潮汐过程中海水变化的分析，找出导致此现象发生的根本原因是海水密度和浊度变化使池内水流产生异重流。作者结合沉淀池结构对异重流流态及其对沉降效果的影响进行了分析并在此基础上提出了有效的应对方案。关键词海水；沉淀池；潮汐；异重流
2、【中图分类号TQ085*4【文献标识码B【文章编号1005829X(2009)06-0076-04Cause analysis and countermeasure research on the effect of sea watertide on sea water sedimentation tanksFeng Likuil，Zhu Xinqiang：，Wang Hongyi2(1Zheji也ng Electric Power Test and Research lnstit眦e，Hangzhou 310014，China；2Zhejiang YueqingPower Regenerat
3、ion Co，Ltd，Yueqing 325600，China)Abstract：During the course of seawater falling tide，a mass of flocculated granules floated upward to upside ofsea water sedimentation tanks，which influences the effluent water seriouslyBy analyzing the change of seawater during tide，it is found that the basic causes a
4、re that the changes of density and turbidity of sea waterresult in the density current in sedimentation tanksThe density current flocculates the granules floated upwardCombined with the structure of sedimentation tanks，the cause that flocculate granule floated upward isanalyzed，and the countermeasur
5、es are put forwardKey words：sea water；sedimentation tanks；tide；density current1 海水预处理系统介绍乐清发电厂生产用淡水由海水经反渗透淡化工艺制取，海水取自乐清湾。海水在进入淡化车间之前采用絮凝+斜板沉淀工艺进行净化预处理。处理设备为反应沉淀池。预处理系统流程见图1所示。海水从机组循环冷却水系统引入原水池，经海水提升泵送到反应沉淀池。原水与絮凝剂在管道混合器内混合矾花在反应区内生成并在向前推进过程中逐渐长大水流出反应区后进入过渡区经过渡凝汽器乐清湾来海水图1海水预处理系统流程区整流堰整流后从隔墙底部配水孔均匀进入沉降
6、区进行自然沉降。沉降区内设置斜板，出水集水槽在池-4-。卜-+-+-+-+-+-+卜-+卜-+-+-+-+-+-+卜+-卜-+。+-+-+卜+-卜-卜+-卜一1卜-+-卜-+-+一+一针对系统漏氨的情况，采取有效的对策措施，保 能源，2007，7(增刊)：9193障装置的安全长周期稳定运行还是可以实现的。 3郭亚丽，高玉新孟伟，等大氮肥循环水系统腐蚀率偏高的原因分析(J大氮肥，2007，30(1)：3436参考文献1祁鲁梁，李本高冷却水处理技术问答M北京：中国石化出版社，2003：60-63【2】郭亚丽，孟伟，展江宏氨对循环水水质的影响及危害J中外一76一4万小敏，袁军建灭藻药剂的试验研究及进
7、展J水处理技术与丁程。2007(2)：2628作者简介赵凯智(1972一)，1992年毕业于四川联合大学，高级工程师。电话：09512974348。【收稿日期200902-20(修改稿)万方数据工、Ip水处理200906，29(6) 冯礼奎，等：潮汐影响海水沉淀池运行的原因分析与对策顶端垂直于进水方向均匀布置，出水最终经汇流渠流出。反应沉淀池底部设有多个泥斗，通过排泥阀将泥排出。反应沉淀池设计最大出力为1 300 th。2反应沉淀池运行情况反应沉淀池运行时投加的絮凝剂为聚合铝铁，絮凝剂加药量根据进水浊度和进水流量进行调整。根据调试期间观测和最佳加药量试验结果。进水浊度基本上在100900 NT
8、U之间在此条件下聚合铝铁加药质量浓度在1530 mgL之间调整可得到较好的出水水质，稳定运行时出水浊度80 NTU，出水无法使用。通常一次翻池持续时间约4 h左右之后又很快恢复至正常。连续观察发现沉淀池翻池发生的时间具有规律性，都是发生在乐清湾海水退潮过程中。图2为记录2 d内乐清湾潮位与沉淀池出水浊度数据所得的对照图(海水潮位数据来源于乐清湾坝门水文站)。昌魁题*宣三翘赠避暑翅疑赶逛长时间图2海水潮位与沉淀池出水浊度关系从图2可以看出，沉淀池出水浊度都是在海水退潮过程中突增，在涨潮过程中回落。出水浊度开始上升的时间点稍滞后于海水潮位开始下降的时间点。这是因为原水池和反应沉淀池容量较大，有一定
9、缓冲时间。乐清湾属太平洋潮波系统的半日潮在一个周期内(248 h)2次涨落，沉淀池1 d 2次翻池在时间上与此规律是对应的。3翻池原因分析分析沉淀池出现翻池的原因，有3种可能：(1)涨潮退潮过程中海水浊度变化大。絮凝剂加药量调整随进水浊度变化不及时；(2)沉淀池出水集水槽设计不合理靠近进水端的集水槽与进水口距离太近，从该集水槽流出的水沉降时间太短所以在该出水区域容易出现絮凝颗粒来不及沉降的情况：(3)沉淀池内部水力条件发生变化，沉淀池内稳定水流被破坏。第一种可能在经过一段时间的加药量调整试验后被排除。在固定进水流量的情况下。无论怎样调整絮凝剂加药量，翻池现象仍然会发生，而且从翻池时的现象来看出
10、水浊度上升是因为固体颗粒集中在进水端上浮。加药量调整虽然会在一定程度上影响生成的絮凝体形态。但不能从根本上影响颗粒的沉降。第二种可能性通过一个简单试验进行了验证：将靠近进水端的出水集水槽出水口封堵使沉淀池出水大部分从远端集水槽流出这样延长了平均沉降时间。试验结果是仍然会翻池，颗粒上浮的区域仍然在靠近进水端。另外，运行数据也不支持这一推论：反应沉淀池在运行800 th流量和运行400 th流量两种工况下，都可以得到很好的出水浊度，但也都会发生翻池。这说魄沉降时间不是造成翻池的根本原因。通过对反应沉淀池进水的变化进行跟踪分析和翻池规律的研究结合翻池时的现象及沉淀池结构分析认为进水端絮凝体上浮是因为
11、沉淀池内水力条件变化引起异蕈流所致，异重流使池内发生偏流，而乐清湾潮汐过程中海水水质变化则是导致异重流产生的直接原因。异重流是指两种密度相差不大、可以相混的流体在条件适宜时因密度差异而产生的相对运动，在运动过程中各层流体能基本保持其原来的面貌。不因交界面上存在的紊动参混作用而发生全局性的混合现象。如果进入沉淀池的水与池内水存在密度差，便形成密度较大的进水向池子下部的流动，池中原来密度较低的水便浮向池子上部。即产生下异重流。反之当进水的密度低时则出现进水向池子上部浮动而池中原来密度较大的水下沉到池底的上异重流。同样，进水与池内水所含悬浮物浓度不同所引起的浓度差，也会产生异重流。4潮汐过程中的海水
12、变化与池内异重流分析41 潮汐过程中海水的变化规律为分析涨、退潮过程中海水特性变化是否具备一77万方数据经验交流 T、Ip水处理200906，29(6)引起异重流的条件对沉淀池进水温度、浊度、含盐量(电导率表示)进行了跟踪监测，为排除机组凝汽器对水温的影响，系统进水选择循环水进水。图3图5分别为2 d时间内乐清湾海水潮位变化过程沉淀池进水温度、浊度、含盐量变化曲线，海水取样点为管道混合器之前。11嚣，赠1蓑165罢4趔s曩2逛1长O。 ” = = 盘 寸 2 2 瓮时间图3 海水潮位与沉淀池进水温度变化的关系暑翅疑鹤逛长。口=：2高“”：2矧时间图4海水潮位与沉淀池进水含盐量变化的关系。罢趟爱
13、*翅蔑飕避趔疑艘逛皤。=：2曷一ao 2暑封时间图5 海水潮位与沉淀池进水浊度变化由图3可知进入循环水系统的海水温度在涨潮过程中下降，在退潮过程中上升，最高潮位与最低潮位温差相差最多达25。由图4可知。进入反应沉淀池的海水含盐量在涨潮过程中上升，在退潮过程中下降。由图5可知进入反应沉淀池的海水浊度在涨潮过程中上升，在退潮过程中下降。海水的密度是温度、盐与浊度的函数，在相同浊度条件下随温度上升而下降，随含盐量上升而上升，根据此规律可知，进入循环水系统的海水，其密一78一度在涨潮过程中逐渐上升，在退潮过程中逐渐降低。密度和浊度的变化符合了沉淀池内产生异重流的条件。42沉淀池内异重流与对颗粒沉降影响
14、分析反应沉淀池纵向剖面见图6。携带絮凝颗粒的水流经过渡区整流堰和配水花墙后，沿池宽方向均匀平稳地分配到沉淀池底部。由于斜板的存在以及清水区均匀出水，在进水稳定的情况下，进入池底的水均匀地向前、上方推进。斜板层的水流均匀地上向流。斜板间水流呈层流状态。如果不考虑进水处水流紊动因素，可以认为沉淀池两端斜板间水流速度秽前与影后大致相同。根据上向流斜板沉淀池沉降理论计算2】，要使絮凝颗粒在斜板上沉降下来，斜板间水流速度不能超过一个数值秽。泥斗图6反应沉淀池中异重流分析示意斜板间上向流颗粒沉降过程分析，见示意图7。设斜板倾斜角为口，斜板长，板间距d，絮凝颗粒沉降速度为屿，板间水流速度为口。图7 上向流沉
15、降过程分析示意由示意图7可知由A点进入斜板间的颗粒沉淀到斜板上所需时间是最长的，要使该颗粒在到达D点前沉降，必须满足式(1)成立： 吩瓦芳赫叫(1)对于已形成的絮凝颗粒其沉降速度是一定的，要使其沉降。则最大水流速度见式(2)：万方数据工业水处理200906，29(6) 冯礼奎，等：潮汐影响海水沉淀池运行的原因分析与对策tJ舻丛堕笠竺粤殳uj (2)tJ岫F1L_芹一。 L z，口sin p海水退潮过程中。进入沉淀池的海水密度和悬浮物浓度下降在沉淀区进水端垂直方向产生上高下低的密度差和浓度差，导致上异重流产生。上异重流使池内的稳态水流遭到破坏发生偏流。在总进水流量不变的情况下，进水大部分在池前端
16、即向上行，而不是原来的边沿池底前行边向上行，这一变化使靠近进水端的水流上升速度加快，而末端水流上升速度减慢甚至向下回流到池底。水流方向如图6中虚线所示。此时前端水流上升速度将大大超过原来稳态时上升速度，当达到秽前。条件后，絮凝颗粒已不能在斜板上沉淀而进入到斜板上方的清水区，细小的颗粒由于沉降速度小。因此最先透过斜板层。在退潮过程中海水密度一直呈下降趋势。所以池内这种上异重流在整个退潮过程中是持续的也导致在退潮过程中持续翻池。涨潮过程中海水密度和悬浮物含量的增加也会导致池内产生异重流，但流态发生变化，与退潮过程相反变为下异重流。发生下异重流后进水沿池底以潜流形式向前推进，使秽后有所增加，而秽前减
17、小，水的流态如图6中点划线所示。但因为斜板沉淀池内原本是上向流。且均匀出水，不同于末端出水的平流沉淀池。这种潜流不会造成明显的回流区3。反而使进水沿池底分配更均匀。平均沉降时间增加，所以下异重流不会对沉淀池出水造成明显影响。从上述异重流成因分析可知若预处理系统进水改用机组循环水排水，由于循环水排水温度随机组负荷波动而变化，负荷波动造成的循环水温差也会使沉淀池内形成异重流从而影响沉淀池运行，影响大小则跟机组负荷变化方向、速率和持续时间有关。5应对方法探讨由于沉淀池异重流产生是海水水质条件变化所致这种变化在现有系统设计中是不可控制的机组负荷波动带来的影响也难以避免，所以要从根本上消除异重流影响是困
18、难的。在现有条件下可以从提高絮凝颗粒沉淀效率的角度考虑，尽可能防止沉淀池出水浊度大幅波动，保证出水水质满足后续系统要求。(1)方案l。更换絮凝剂，提高絮凝颗粒沉降速度。由公式(2)可知，絮凝颗粒沉降速度越快，允许的斜板间水流速度越大。在上异重流过程中若能满足式(1)条件，则仍然能够使絮凝颗粒在穿过斜板之前沉降下来。絮凝体沉降速度与絮凝体的密度有关，密度大的沉降速度快。使用三氯化铁作絮凝剂试用效果比较明显。在非退潮期运行流量l 340 th时出水浊度-N、SS等各项指标均符合二级排放要求.采用SBR工艺对不同海水含量(10、15、20、25,30)的污水处理进行试验研究.试验结果表明:对SBR法
19、,污泥经过适当的驯化,能够处理海水含量为1030的污水,COD去除率都在90以上,出水COD-N去除率都在70以上,TP去除率在70以上.盐度对SBR系统好氧异养菌冲击较小,COD的去除率仅与进水负荷、水质、溶解氧等有关.而盐度对硝化菌和反硝化菌的冲击较大,NH-N去除率随海水含量增大而减小.盐度对聚磷菌的冲击较小,在后阶段,TP去除率有所提高.5.期刊论文 丁为民 复合型活菌生物净水剂在中国对虾育苗生产中的应用 -中国水产2004(5)2001年我再次应聘在天津市汉沽区杨家泊镇付庄丰盛育苗场任育苗工程师.该场建于1 99 7年,有近1000m3水体育苗车间1个(内有25m3水体育苗水泥池39
20、个)、500m3水体室内水泥配水池1个、面积28亩的海水沉淀池1个、2.4亩亲蟹越冬池1个、地下淡水井1口、2t锅炉1台、22 kW罗茨鼓风机2台、HG5500增氧机1台、100kW发电机1台、小冷库1个、23m 3水体的亲蟹低温贮存水泥池3个,条件尚可.其不足之处是只有1个海水沉淀池,不便于水质的交替处理.该场沉淀池离天然海水近,而离盐场的沉淀池较远.6.期刊论文 李沛文.Li Peiwen 火电厂预防咸潮保障化学除盐设备安全运行的探讨 -电力建设2000,21(11)广州员村热电厂取珠江水作锅炉补给水.当海水倒灌或河流受污染严重时,会发生“河水咸潮“现象.1998年12月-1999年4月,
21、珠江水中氯根含量最高达937 mg/L,使阳床、阴床周期制水量大大减少,严重威胁化学水处理设备的安全和机组的安全稳定运行.员村热电厂采用设置贮水池、调整和改进水的预处理系统、控制斜管沉淀池出水水质和利用反渗透装置除盐等措施来预防咸潮,保障了化学除盐设备及机组的安全运行.7.期刊论文 武周虎.王志霞 两段接触氧化法处理含海水城市污水研究 -中国给水排水2003,19(z1)采用两段接触氧化工艺分别处理含10%、15%、20%、25%、30%海水的城市污水,结果表明,对于海水含量30%的城市污水,当接触氧化池的水力停留时间为5 h、溶解氧含量为24 mg/L,沉淀池的水力停留时间为4 h时能取得较
22、好的处理效果.8.期刊论文 徐月江.张辰.邹伟国.王国华.李正明 上海白龙港城市污水处理厂一级强化处理试验研究 -给水排水2004,30(9)介绍了上海白龙港城市污水处理厂所进行的一级强化处理工艺和高效沉淀池的试验研究.近一年的稳定运行表明,相对初次沉淀池,一级强化高效沉淀池工艺具有较好的去除效果和较高的效率.化学一级强化处理对COD,SS,P等污染因子的平均去除率分别可达67%,85%,83%;高效沉淀池的表面负荷可达常规初次沉淀池的10倍左右.其处理效果与混凝剂和助凝剂的种类、投加量密切相关.9.期刊论文 康伟华.赵旭芳 辐流式沉淀池在阜新取水工程中的应用 -吉林水利2005(1)闹得海水
23、源的辐流式沉淀池是辽宁省目前唯一一座运行中的辐流式沉淀池.本文对辐流式沉淀池的工艺和结构进行简单介绍,供大家参考.10.学位论文 崔正国 固定化和膜生物反应器技术处理海水冲厕污水初步研究 2005膜生物反应器是近年发展起来的将生物处理和膜过滤技术结合于一体的废水处理新技术。它用膜组件取代传统生化处理技术中的二次沉淀池，因而具有污泥浓度高，污泥产率低，对有机污染物去除率高，出水水质优质、稳定，并且管理方便，易于实现自动化控制等优点。研究者在利用膜生物反应器处理废水的研究中，对膜生物反应器操作运行条件优化、污染物去除效果影响因素及膜污染机理等方面进行了大量的工作，但膜污染问题仍然是限制膜生物反应器
24、广泛应用的重要因素之一。细胞固定化技术是上世纪70年代发展起来的一项新兴技术，具有细胞密度高、作用时间长、微生物流失少、固液易分离的优点。本论文旨在通过实验探讨利用固定化技术和一体式膜生物反应器处理海水冲厕污水的可行性。本论文包括固定化和膜生物反应器处理海水冲厕污水研究两部分。固定化采用聚乙烯醇-硼酸法，通过测定固定化颗粒的强度和污染物的去除率选择出合适的包埋剂以及它们之间的最佳配比；在此基础上探讨了不同温度、pH值、污泥浓度和氯离子浓度条件下，固定化微生物对NH3-N和CODCr的去除情况，从而找出固定化微生物去除污染物的最适宜的条件。本文通过在聚乙烯醇溶液中添加适量包埋剂来固定化活性污泥，
25、初步实验结果表明，SiO2为10g/L、CaCO3为1.25g/L、包泥量为1：4，交联时间在24小时以上时为较好的固定化改善条件。正交试验结果表明聚乙烯醇浓度为80g/L、海藻酸钠为4g/L、活性炭为10g/L时，固定化颗粒的强度和去除效果最佳。不同条件下的污染物去除效果表明：在30下NH3-N和CODCr的去除率最好，12小时其去除率分别为为83.9、84.2；活性污泥固定化以后，耐酸碱冲击的能力增强，对NH3-N和CODCr的去除率增大，在pH410之间均有很好的去除效果；固定化污泥的适宜用量为75g/L。连续流化床实验研究表明，固定化颗粒稳定运行2个月情况良好，出水NH3-N和CODC
26、r符合污水综合排放标准中的二级标准。扫描电镜表明，活性污泥固定化以后，内部形成网状结构，这种结构可以防止包埋细菌的流失，增强基质及代谢产物的传递，更有利于微生物细菌附着生长。本论文采用一体式好氧膜生物反应器来处理海水冲厕污水。膜生物反应器操作条件优化实验结果表明，本系统最佳的操作条件为平均水力停留时间4小时，污泥浓度为68g/L，曝气量为46L/min，抽停时间比为10：3，即抽吸10分钟，停3分钟。一定浓度Cl-的存在对去除CODOHKI、NH3-N的影响很小，但对CODCr的去除率会随着Cl-浓度的增大有所降低。膜生物反应器在较高污泥浓度下运行稳定、高效。对悬浮固体均有很好的截留作用，出水
27、浊度稳定在1FTU以下，去除率97.8；对CODCr、CODOHKI、TOC、BOD5和NH3-N也都有很好的去除效果，出水浓度分别61mg/L、8mg/L、8mg/L、12mg/L、1.6mg/L，去除率分别85.7、97.4、93.0、92.0、96.9，出水水质符合污水排放综合标准中的一级标准出，水水质良好。但是本系统对总磷的去除效果差，进水浓度为10mg/L左右时，去除率最高为21.2。膜生物反应器在较高的污泥浓度下运行，膜通量会有较大变化。简单的物理方式清洗，会使通量有一定的恢复。采用化学清洗的方式，使得膜通量会有较大的恢复，且保持较长时间的稳定运行。MBR在运行过程中会产生不可逆污染。固定化技术在生物反应器中应用的初步实验结果表明，活性污泥固定化以后可以减轻膜污染，增大膜通量，同时有利于反应器中总氮和总磷的去除。本文链接：http:/
