本发明是涉及对海水进行净化处理的一种方法及其装置。 随着工业生产的发展,开发利用海水具有一定的社会、经济价值,受到各国普遍的重视。对海水的利用主要有淡化和直接利用两种形式,除当海底及其沿岸为岩石层之类结构、沉积泥沙很少、原水水质浊度较低、且能满足使用要求时,不必进行除浊处处理外,否则,直接利用及淡化之前都须进行除浊处理,将浊度降低到一定限度。目前对海水的除浊处理,一般都是有选择地移用淡水中的净化方法及相应装置,如采用平流沉淀池或滤池进行除浊并投加混凝剂,采用以上方法对海水除浊的不中之处在于:1、投资及运行费用均较高;2、存在水头损失,相应能耗高;3、维护工作量大,管理复杂;4、在池内停留的时间较长,一般为78分~1.8小时。
法国Degremont公司为净化淡水将斜管用之于脉冲澄清池的专利技术,这种池主要由进水室、脉冲发生器、竖井、配水渠、配水支管、人字稳流板、排泥斗、斜管、集水槽、集水斗及总集水管等部分构成,该装置的不中之处在于:1、水流由进水室通过脉冲发生器进入竖井,为使在全池布水均匀,现有的脉冲澄清池都将竖井布置在澄清池中央,因而竖井四周围均需设置井壁,制造费用高;2、配水渠为均匀矩形断面结构,在配水渠中速度头容易转化为位能,影响配水均匀性;3、排泥斗只在上部装虹吸式排泥管、沉积污泥重量大,易板结,为清除斗底的污泥,常需人工清洗,增加劳动强度。
本发明的目的在于避免现有技术中的不足中之处,而提供一种对海水除浊更为有效的方法及相应的装置。
可采取以下措施实现目的。采用淡水处理中的斜管脉冲澄清池净化海水,并将脉冲澄清池的竖井设置在池子的一侧边,配水渠制成一端大一端小的非均匀断面结构,还在排泥斗下部装强制排泥管。
结合附图和实施例对本发明的内容作进一步详述。
图1、斜管脉冲澄清池纵向剖面结构示意图。
图2、斜管脉冲澄清池横向剖面结构示意图。
图中:(1)进水管,(2)进水室,(3)脉冲发生器,(4)竖井,(5)配水渠,(6)配水支管,(7)人字稳流板,(8)集泥斗,(9)排泥管,(10)斜管,(11)集水槽,(12)集水斗,(13)出水管,(14)强制排泥管。
由于海水水质地主要特点是含盐量高,致使水中高浓度的电介质压缩双电层,对水中所含悬浮粒子表面电性造成很大影响,一般情况下φ电位值很小,趋近于0;另外,投加絮凝剂处理海水时,淡水混凝处理中通常认为对胶体脱稳起重要作用的“压缩双电层”和“电性中和”作用,都对海水不能起到主要控制作用,所测得的φ电位往往是海水中的有机物吸附到微粒上形成一层“有机膜”而使各种微粒带有负电荷,有的试验还证实主要是由有机物的羧基和酚羟基解离行为控制悬浮微粒的表面电荷。因而胶体脱稳中“沉析物网捕”和“粘结架桥”作用必将突出出来,以悬浮泥渣类澄清池对海水进行除浊处理,悬浮泥渣层对于沉析物的网捕及粘连架桥作用与沉淀池相比,必将起到更为有效的作用。
海水水质的另一个重要特点是盐度、温度及浊度随季节和昼夜波动,并呈缓慢变化曲线,特别是随潮汐变化十分明显,这种性质有利于采用有悬浮层的澄清池,可以利用高浓度悬浮层对源水变化起到缓冲作用,不致立即产生有害影响。
出于以上的分析考虑,还为了使絮粒继续碰撞和进一步接触絮凝,同时也为了使悬浮层分布更趋于均匀,采用“脉冲”作用的澄清池净化海水。为了提高处理效率,在清水层还安装斜管。
本方法应用于天津塘沽海水实验厂对海水除浊,处理时投加FeCl3作为混凝剂,氯气作为助凝剂,氯耗2-6mg/L;斜管脉冲池每组9.28×5.76m,H=4.95m,斜管孔径35mm、斜长1m,倾角60°;采用虹吸钟罩式脉冲发生器,构造简单又无活动部件;周期45秒,充放比3∶1。由于脉冲澄清池运行过程全部为水力自动,无任何机械部件,对钟罩进行防腐处理后,设有任何暴露钢铁件,其它多为聚氯乙烯或酚醛树脂、玻璃钢等非金属制件,大大有利于设备的防腐。
在斜管脉冲澄清池中,投加混凝、助凝及消毒剂后的海水,在池内经配水渠及配水支管,人字稳流板由下向上充分混合和初步反应后形成絮粒,然后缓慢、均匀的并呈脉动状态通过高浓度悬浮状态活性泥渣层,所生成的絮粒与悬浮层颗粒发生碰撞,凝聚达到泥水分离;在海水由下向上运动作用下,泥渣层达到动态平衡;脉冲发生器对水流产生脉动作用,从而保证在全池内泥渣处于均匀状态,并防止颗粒沉降,使上升流速发生周期性变化,悬浮泥渣层不断收缩和膨胀。海水的流程如下:
投加混凝剂、助凝剂后的原水→进水管(1)→进水室(2)→虹吸钟罩式脉冲发生器(3)→竖井(4)→配水渠(5)→配水支管(6)→人字稳流板(7)→悬浮泥渣层(图中未画出)→斜管(10)→清水层→集水槽(11)→集水斗(12)→出水管(13)。
集泥斗(8)中的沉积物经虹吸排泥管(9)和排泥斗底部的强制排泥管(14)可将全部沉积污泥排净。
将斜管脉冲澄清池的竖井(4)设置在池的一侧边,如纵向剖面图所示,这时竖井的一面井壁可与脉冲澄清池池壁合建,节约投资。带来的问题是布水均匀性会受到影响,为此将配水渠制成一端大一端小的矩形非均匀断面结构,即进水端的断面大于出水端,以调整配水渠沿程速度头恢复值,使配水均匀性m值接近于1,避免速度头转化为位能,按天津塘沽海水实验厂工程计算,可提高配水均匀率2个百分点。对配水渠断面采用予制钢丝网混凝土模板或其它予制构件予先制作非均匀断面模板(外壳)后,再浇注排泥斗下填充混凝土时,模板作为混凝土的一部分,不予拆除,即可按设计断面,准确保证配水渠一端大一端小的尺寸要求。这种变断面配水渠可以推广到滤池等多叉管配水系统中使用。
另外,在每个排泥斗下部加装强制排泥管(14),以保证将排泥斗中的积泥全部排除。
采用本方法及装置在天津塘沽海水实验厂运行两年,对海水除浊具有如下优点:
1、处理水质99.8%以上可以控制混浊度≤5度;
2、悬浮层絮凝效果好,排泥通畅,池低及斜管上端均无积泥;
3、可以保证清水区上升流速1.5mm/S,此时水在池中仅停留45分钟,每平方面积澄清池每小时可处理海水5.4立米。实际检测清水区上升流速为1.55-2.3mm/s。
4、一种装置、一个工艺即可有效除浊,配水均匀性提高2个百分点,大大节约基建投资(节约一半)和运行费用,占地面积小,设备效能高。
列表与平流沉淀池工艺对比如下: