江湖源水制水水質(zhì)的影響因素及金屬轉(zhuǎn)子流量計工藝改進(jìn)

隨著江湖源水水體環(huán)境的變化，制水水質(zhì)波動較大，偶而出現(xiàn)金屬轉(zhuǎn)子流量計出水水質(zhì)濁度大，不能達(dá)到 3 NTU 指標(biāo)要求。上海上自儀公司從江湖源水水體、制水工藝及制水設(shè)備等方面分析了制水水質(zhì)、藥劑處理效果的影響因素。結(jié)果表明：江湖源水溫度、pH 值等因素對制水藥劑明礬與水體中物質(zhì)反應(yīng)生成膠狀的氫氧化鋁 [Al（OH）3] 有一定的影響，對出水水質(zhì)有較大影響。制水過程中選用低壓變頻調(diào)速以及從配水井投加制水藥劑改為泵前投加。改造后，生產(chǎn)用水出水水質(zhì)穩(wěn)定性提高，金屬轉(zhuǎn)子流量計出水濁度穩(wěn)定在 3 NTU 左右，5 NTU 合格率達(dá)到 100%；制水藥劑單耗由 45.00 g/t 下降到 37.27 g/t，年節(jié)約制水藥劑成本 13.5 萬元。金屬轉(zhuǎn)子流量計進(jìn)行工藝優(yōu)化及設(shè)備改進(jìn)后，制水負(fù)荷增加，水質(zhì)質(zhì)量達(dá)標(biāo)，確保了化工裝置的正常運(yùn)行以及輸送水管網(wǎng)的安全運(yùn)行。

企業(yè)生產(chǎn)用水是指通過深井取江湖源水，經(jīng)過凈化絮凝、沉淀、澄清處理后，去除了懸浮雜質(zhì)（含膠體物質(zhì)），用于生產(chǎn)裝置的工藝用水、冷卻用水和消防用水等。中國石化巴陵分公司（簡稱公司）生產(chǎn)用水金屬轉(zhuǎn)子流量計有2 套，云溪片區(qū)生產(chǎn)用水金屬轉(zhuǎn)子流量計設(shè)計能力4 200萬t/a，城區(qū)生產(chǎn)用水金屬轉(zhuǎn)子流量計設(shè)計能力 3 000 萬t/a。金屬轉(zhuǎn)子流量計均以明礬為藥劑，采用混凝沉淀工藝對江湖源水進(jìn)行澄清凈化。明礬是含有結(jié)晶水的硫酸鉀和硫酸鋁的復(fù)鹽，無色晶體，Al3+很容易水解生成膠狀的 Al（OH）3，其吸附能力很強(qiáng)，可以吸附水里的懸浮雜質(zhì)，并形成沉淀。近年來，隨著江湖源水水體環(huán)境的變化，制水水質(zhì)波動較大。金屬轉(zhuǎn)子流量計的制水水質(zhì)除受水體條件及設(shè)備條件的影響外，還取決于藥劑的處理效果。原有制水工藝?yán)冒胱詣蛹铀帣C(jī)，攪伴機(jī)設(shè)備陳舊，功能單一，對藥劑效果有一定的影響，導(dǎo)致金屬轉(zhuǎn)子流量計出水水質(zhì)濁度偶而大，不能達(dá)到 3 NTU 指標(biāo)要求。因此，對原金屬轉(zhuǎn)子流量計進(jìn)行工藝優(yōu)化及設(shè)備改造勢在必行。

1 金屬轉(zhuǎn)子流量計工藝流程

金屬轉(zhuǎn)子流量計工藝流程。來自于長江、洞庭湖底部的江湖源水進(jìn)入水箱，經(jīng)虹吸自流管流入吸水井（當(dāng)江水水位低于虹吸管頂部時靠真空虹吸進(jìn)吸水井），由泵提升到配水井，投加制水藥劑明礬后，流入澄清池，進(jìn)行澄清，泥渣排入長江，上層清液匯集至清水池，由泵加壓送平流沉淀池沉淀后轉(zhuǎn)送各生產(chǎn)裝置使用。

2 制水水質(zhì)的影響因素

金屬轉(zhuǎn)子流量計出水水質(zhì)的影響因素較多，有江湖源水水體條件，如溫度、水體 pH 值、泥沙含量；藥劑質(zhì)量及用量；處理設(shè)備條件等因素。選定處理藥劑明礬后，實際水處理過程中其他因素對制水質(zhì)量的影響分析如下。

2.1 江湖源水水體條件

江湖源水溫度、水體 pH 值、泥沙含量都會影響制水藥劑明礬與水中堿性物質(zhì)反應(yīng)的速度，以及制水藥劑水解形成絮體（礬花）的質(zhì)量。明礬凈水原理：明礬在水中電離出 K+，Al3+兩種金屬離子。

綜上，當(dāng)水的 pH 值高于 7.5 或低于 5.5 時，會影響 Al（OH）3膠體的生成，所以，用鋁鹽作混凝劑時，水的pH值應(yīng)為6.5 ~ 7.5，此時生成的Al（OH）3，溶解度非常小，可形成絮狀物架橋，能吸附水中膠體及污泥，混凝效果好，可凈化水質(zhì)。

2.1.3 源水泥沙含量

當(dāng)江湖源水水中泥沙含量較高時，在沉降過程中就會相互干擾，因為泥沙顆粒在沉降時，必然要排擠出同樣體積的水，這部分水被迫上升影響泥沙顆粒沉降速度，顆粒的沉降速度隨著水中泥沙顆粒密度的增大而降低[1]，當(dāng)水中泥沙顆粒密度很大時，沉降就會受阻。江湖源水泥沙含量通常以濁度表示，當(dāng)源水濁度變化不大時，操作比較容易，根據(jù)源水濁度調(diào)整加藥量、產(chǎn)水量、排泥量即可。如源水濁度太高或上升幅度大時，操作就有困難。盡管加藥量增加了數(shù)倍或更多，但由于分離區(qū)的懸浮泥渣層偏高，使泥沙顆粒沉降速度受到影響，為降低泥沙顆粒密度，需加大排泥量（一般采取連續(xù)排泥），使產(chǎn)水量相應(yīng)減少。因此金屬轉(zhuǎn)子流量計的運(yùn)行控制應(yīng)保持加藥量、排泥量和產(chǎn)水量的動態(tài)平衡，一旦上述因素發(fā)生變化，即可造成翻池，影響出水水質(zhì)。同時由于池底堆積泥沙過多，加重刮泥設(shè)備負(fù)荷，易發(fā)生故障，金屬轉(zhuǎn)子流量計被迫停運(yùn)檢修。

源水濁度高時，常采用稀釋法把源水的濁度降低到一定程度，減少泥沙顆粒在沉降過程中的阻力，同時可提高金屬轉(zhuǎn)子流量計的產(chǎn)水效率。

2.2 混凝水力條件

制水初期混合階段要求源水與制水藥劑盡量快速均勻混合，時間在10 ~ 30 min，一般不超過2 min。反應(yīng)階段要求水流有一定程度的紊動（即攪拌強(qiáng)度），紊動程度由大到小，同時要求有一定的反應(yīng)時間（即攪拌時間），一般15 ~ 30 min。保持制水藥劑加藥量、排泥量和產(chǎn)水量在不同工藝條件下的動態(tài)平衡，調(diào)整機(jī)械攪拌提升機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)，獲取泥沙顆粒和絮體理想沉降速度，提高混凝效果。

3 制水過程存在的問題

3.1 設(shè)備方面

冬季，江湖源水溫度低、濁度低、耗氧量低，水的黏度大，絮凝劑水解緩慢，形成的絮體松散，不易下沉，混凝效果差；夏季，江湖源水溫度高、濁度大、泥沙含量大，絮凝劑粘附泥沙后快速下沉，造成絮體密度不足，影響出水水質(zhì)。根據(jù)這些工藝條件的變化，需要采取增大澄清池底層泥水回流，提高澄清池混凝反應(yīng)區(qū)進(jìn)水濁度，增加顆粒碰撞機(jī)會，減少產(chǎn)水量，加大停留時間的措施來確保出水水質(zhì)。合適的機(jī)械攪拌既能防止泥渣在反應(yīng)室中的沉積，又能促生理想的絮體，形成較好的混凝效果。江湖源水濁度在 80 ~ 1 000 NTU，為了保證江湖源水濁度差異或冬夏季節(jié)溫度變化時，出水水質(zhì)穩(wěn)定優(yōu)質(zhì)，降低明礬消耗，需要提高機(jī)械攪拌提升機(jī)的轉(zhuǎn)速。但金屬轉(zhuǎn)子流量計機(jī)械攪拌提升機(jī)設(shè)備陳舊，轉(zhuǎn)速恒定為 2.5 r/min，不可調(diào)節(jié)，影響制水質(zhì)量。

3.2 工藝方面

原制水藥劑是利用半自動加藥機(jī)，通過脈沖式水射泵將制水藥劑加水稀釋后，投送到配水井，從配水井投加到金屬轉(zhuǎn)子流量計的工藝流程短，制水藥劑與江湖源水混凝反應(yīng)時間較短，生成的 Al（OH）3量少或沒有形成穩(wěn)定絮狀物，絮凝效果不理想，造成金屬轉(zhuǎn)子流量計出水水質(zhì)不好，濁度大，達(dá) 10 NTU，不能滿足 3 NTU 指標(biāo)要求。因此，對金屬轉(zhuǎn)子流量計進(jìn)行工藝優(yōu)化調(diào)整勢在必行。

結(jié)論

金屬轉(zhuǎn)子流量計制水水質(zhì)的影響因素包括制水藥劑、江湖源水水體條件，如溫度、pH 值、泥沙含量、機(jī)械攪拌提升機(jī)轉(zhuǎn)速等。上海上自儀公司在泵前投加制水藥劑，澄清池機(jī)械攪拌提升機(jī)采用變頻調(diào)速技術(shù)后，金屬轉(zhuǎn)子流量計出水濁度穩(wěn)定在 3 NTU 左右，5 NTU 合格率達(dá)到100%；制水藥劑單耗由 45.00 g/t 下降到 37.27 g/t，年節(jié)約制水藥劑成本13.5 萬元，生產(chǎn)裝置出水水質(zhì)穩(wěn)定性提高。