刘超然
北京市自来水集团有限责任公司，北京 100031
摘要：机械搅拌澄清池在我国净水工艺中运用的相对成熟。通过在施工期间对关键点严格把控、调试阶段反复摸索运行数据经验并培养优质泥渣层，确保机械搅拌澄清池在运行时能够发挥最大效果。同时机械搅拌澄清池运行过程中也应注意结合来水情况不断调整运行参数以及定期维护清理，确保机械搅拌澄清池出水水质合格。
关键词 净水厂 机械搅拌澄清池 施工 调试
Construction?and debugging of mechanically accelerated clarifier
Liu Chaoran
（Beijing Waterworks Group Co., Ltd., Beijing 100031, China）
Abstract：The application of mechanical stirring clarifier in water supply treatment is relatively mature in China. The mechanical stirring clarifier can make sure it work with optimal effect during operation through strict control of key points during construction, repeated study of operation data and experience during commissioning as well the cultivation of high-quality sludge blanket. In the meantime, constantly adjustment of the operating parameters according to incoming raw water condition as well as regular maintenance and cleaning work should be considered and paid close attention in order to guarantee qualified effluent water quality of the mechanical stirring clarifier.
Keywords：Waterworks; Mechanically accelerated clarifier; Construction; Commissioning
我国从1964年开始研究和应用机械搅拌澄清池，机械搅拌澄清池具有体积小、投药少、效率高，对流量变化适应强等优点[1]。近年来机械搅拌澄清池在净水厂中使用比较普遍。机械搅拌澄清池是将混凝、沉淀、澄清三个工艺环节在一个池子内完成，在净水厂运行中发挥了至关重要的作用。
1 机械搅拌澄清池运行原理
机械搅拌澄清池的工作原理是利用机械搅拌来实现泥渣回流。机械搅拌澄清池运行原理如图1所示：原水投加混凝剂后经三角进水槽均匀进入第一反应室，经过搅拌机均匀搅拌、形成矾花后提升至第二反应室，水和矾花在第二反应室继续搅拌达到较大且稳定的矾花后经导流室进入分离室。因分离室面积突然增大，流速降低，矾花通过重力作用经回流缝下沉至第一反应室继续循环或通过排污管路排出，清水上升经集水槽汇集出水。
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图1 机械搅拌澄清池运行原理示意图
Fig.1 A schematic diagram of how mechanically accelerated clarifier works
2 施工期间关键点的控制
工程质量是决定机械搅拌澄清池能否顺利调试、运行的第一要素，施工期间应对以下关键点着重控制：
2.1池壁与穿墙管的工法
考虑机械搅拌澄清池池体结构为上大下小碗状结构，池体由桶壳、环梁、锥壳、球壳联合构成，预留洞较多。池壁应一次灌注完毕，当情况不允许时，施工缝应留在环梁上表面。预留洞在混凝土浇筑前应逐个检查确认尺寸、位置，穿墙管与池壁间隙用石棉水泥或自应力水泥砂浆填实，不得渗漏[2]。在做满水实验时，应着重观察池壁与穿墙管接缝处是否有漏水、渗水的情况发生。
2.2集水槽孔眼水平度
集水槽孔眼水平度的偏差度直接影响机械搅拌澄清池各区域出水是否均匀，国家建委（75）建发设字108号文《机械加速澄清池》S774（八）中规定，集水槽安装水平误差不宜超过±2mm[2]；另《城镇供水厂运行、维护及安全技术规程》（CJJ58-2009）中也规定澄清池大修理施工集水槽孔眼水平度允许偏差±2mm[3]。施工期间，应着重对集水槽孔眼水平度进行检测；在使用不锈钢集水槽的时候可在调试期间对集水槽高程进行微调从而达到优于标准的均匀出水效果。
2.3回流缝宽度
分离室与第一反应室间的回流缝是保证机加池泥渣回流的重要部分，回流缝宽度高于设计值会导致流速增加，原水与矾花无法充分混合，澄清效果差；回流缝宽度低于设计值会导致流速减慢，饱和的矾花积压在回流缝周围造成回流缝堵塞，需要停池人工清理。施工期间应确重点关注回流缝宽度，并在验收时对同一机械搅拌澄清池不同位置的回流缝进行多点检测，确保回流缝宽度均匀且达到设计要求。
2.4 斜管铺设工法
机械搅拌澄清池大多使用聚丙烯、乙丙共聚的斜管铺设。为方便运输及保存，斜管一般采用片装式进厂，并在池体进水前现场热烫拼接。因乙丙共聚材料易燃，斜管安装前应保证构筑物内无明火作业，并配备足够的消防器材。有条件时应在池内斜管铺设安装完毕后将池内蓄水，使斜管浸没在水中。斜管烫接时应确保斜管切口呈60°角，且呈六角蜂窝状，斜管烫接牢固。池内斜管安装时要注意每一单元斜管适当压紧，尤其注意相邻斜管单元外边缘应衔接成为六角蜂窝状（见图2、图3），以保证后续运行时矾花不会附着在不规则斜管断面难以下沉，水量变化时溢出影响水质。
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3 机械搅拌澄清池调试关键点的控制
机械搅拌澄清池调试主要分为进水、带负荷运行、串泥及停池排水调试几个步骤。每个步骤都应多次操作，以检测系统设备的运行情况，并使运行人员能够掌握操作要领。
3.1调试前准备工作
机械搅拌澄清池调试前应做好充足准备，熟悉设计图纸和有关调试技术资料；准备和校验调试所需的仪器、仪表、工具及材料；确认机械搅拌澄清池设备单体单机调试及相关结构验收已通过。并制定设备故障、系统故障、池体漏水、斜管部分坍塌等突发情况的应急预案。
3.2进水阶段操作步骤及注意事项
1）调试运行前应对照阀门状态表确认调试相关阀门状态是否正确。
2）初次进水前必须确认排气设备开启。进水时应对所有排气点进行巡视，主要排气口应设专人检查排气设备，并根据排气情况调整进水水量；
3）初次进水时必须以低流量进水，避免因大水量进水导致气封情况发生，对池体结构和设备造成损伤。进水时发生排气异常、水位上升异常等情况时应暂停进水并排查管路及池体排气是否正常、阀门开关状态是否正常，问题排查及解决完毕后再次进行进水操作；
4）初次进水时应对管路及池体进行检测，及时发现漏水、渗水部位。轻微渗水、漏水部位可在调试中进行封堵并加强观察。大量漏水情况应立即停止调试，排水检修后重新进水；
5）加药系统应在机械搅拌澄清池进水时同步开启，初期进水量较低时可按加药泵最低流量间断投加；运行初期的投药量应为正常运行投药量的(1~2)倍；
6）进水水位高于刮泥机齿耙应开启刮泥机，并记录扭矩表数值。发生扭矩表数值明显升高的情况时应停止调试，确认池内无异物卡阻后继续调试；
7）进水水位高于搅拌机搅拌桨应开启搅拌机；变频搅拌机可在调试初期测试不同频率下搅拌机转速情况，并进行记录。待泥渣层形成后应尽量保证搅拌机转速恒定或小范围变化，避免矾花破碎；
8）待进水水位高于进水管且管路排气基本完成后可逐渐增加进水水量，直至达到计划调试水量。
9）初次进水时，当第二反应室出水后应暂停进水，通过搅拌机不断搅拌使池内形成稳定的泥渣层。若调试时无法满足泥渣层所需泥量，应人工投加黏土。投加时应将黏土兑水混合形成均匀的泥水，并少量多次的投加至机械搅拌澄清池第一反应室中。
3.3带负荷运行阶段操作步骤及注意事项
1）调试初期应加强混凝沉淀烧杯实验，根据颗粒生成速度、絮体结成大小、絮体与水分离状态综合确定加药种类、加药量等参数；
2）带负荷调试运行时应观察第二反应室矾花情况及出水区池面情况，并及时调整运行参数。每次应只对一个参数进行调整，待池内运行稳定后再进行后续调整；
带负荷调试运行初期应保证运行水量平稳，避免水量波动导致泥渣层紊乱，出现翻池、跑矾花的情况。待泥渣层稳定后可分次调整水量，加水量应间歇进行，间隔时间不应小于30min[3]；
3）调试初期排泥应遵从少量多次原则，避免长期不排泥导致池底积泥，刮泥机压耙或排泥过度影响池内矾花的形成的情况发生；
4）当刮泥机扭矩表数值有明显上升时应加强排泥频率和排泥量，避免因底泥过多造成压耙的情况发生；
5）机械搅拌澄清池排泥时应取样进行污泥含水率实验，并结合实验数据调整排泥情况；
6）排泥情况稳定后可将排泥程序调整为按周期自动化排泥。调试初期根据污泥含水率及刮泥机扭矩表数值调整排泥周期和排泥阀开启时间；
3.4停池排水及串泥阶段操作步骤及注意事项
1）机械搅拌澄清池停池时应缓慢关闭进水阀，避免因水量波动导致其他机械搅拌澄清池进水波动，影响运行效果；
2）机械搅拌澄清池停池但不排水的情况下，应保证刮泥机、搅拌机持续运转，避免因底泥沉积导致刮泥机发生压耙现象；
3）机械搅拌澄清池停池放空时应首先开启排泥阀排泥，避免排泥水经放空阀排出。待排泥阀排水较为清澈时可关闭排泥阀及刮泥机，通过放空阀排水；
4）机械搅拌澄清池初次运行时可由其他泥渣较多的运行的澄清池内的泥浆通过放空管串联压入池内。串泥时应控制串泥流量，避免水量过大导致泥浆流失而导致的串泥机械搅拌澄清池运行波动的情况发生。
4 影响机械搅拌澄清池运行的因素分析
4.1温度
温度对机械搅拌澄清池的影响较为明显，投加的混凝药剂为水解过程，反应需要吸热，冬季低温水解效果差，矾花形成的小且稳定性差，不利于形成活性泥渣层。此时应考虑加大混凝剂投加或投加高分子聚合物（如聚丙烯酰胺）辅助活性泥渣层形成。药剂投加量应根据混凝烧杯实验及现场实际情况按需投加，切忌过量投药使得机械搅拌澄清池出水中存有大量未消耗药剂影响后续工艺运行。
4.2 水量
稳定的活性泥渣层是保证机械搅拌澄清池出水水质的关键，较大水量的增减会破坏泥渣层稳定性，造成泥渣层上浮，澄清出水中出现矾花，影响后续工艺运行。平稳运行中，如非紧急情况停止运行或加大水量，应采取间歇式加减水的方法，每次间隔时间不应少于30min，增减水量应为正常水量的10-15%[3]。
4.3 浊度
水中浊度的变化是水中杂质的变化趋势的最直观表现。通过混凝烧杯实验可指导药剂投加。大部分情况下，进水浊度增加时混凝药剂要随之增加。
4.4 搅拌机转速
机械搅拌澄清池是通过搅拌机搅拌提升作用将池内水与药剂混合并从第一反应室提升到第二反应室，足够的搅拌机转速可以使水和药剂充分接触，提高颗粒间碰撞、黏附几率，促进胶体脱稳，形成微小矾花[4]。搅拌频率过低会导致搅拌不充分，矾花形成效果差；搅拌频率过高会打碎已经形成的矾花团，被打碎的矾花团会随水流进入澄清区，造成跑矾花的情况发生，影响出水水质。
4.5 排泥
在泥渣回流的过程中，存在一部分已经饱和的泥渣，此部分泥渣应及时通过排泥系统排出机加池，过多的积泥会导致刮泥机出现压耙的情况发生。机械搅拌澄清池运行期间应定时进行第二反应室沉降比检测，沉降比一般控制在10-20%，沉降比高时应考虑增加排放次数或每次排放的时间；沉降比低时可以减少每次排放的时间。夏季温度增高，来水中藻类增多，为避免造成藻类在机械搅拌澄清池内粘附池壁以及发生反应产生气泡影响泥渣层稳定，应适当增加排泥频率。
5 小结
在施工阶段，施工单位应与设计单位充分沟通、细化施工方案，对池壁与穿墙套管的功法、集水槽孔眼水平度、回流缝宽度及斜管铺设工法需特别重视，为机械搅拌澄清池优质运行提供基础。
调试阶段应针对机械搅拌澄清池进水、加药、带负荷运行、排泥、停水、排水等步骤进行练习，使水厂运行人员熟练掌握机械搅拌澄清池不同工况下的操作方法及注意事项，同时应对不同水量、浊度等情况下机加池运行参数进行反复摸查，并配合混凝烧杯试验摸索加药规律，使池内形成稳定、优质的泥渣层。确保正式运行后机械搅拌澄清池能够有效的去除水中杂质、细菌，为后续工艺运行提供较好水源。
机械搅拌澄清池运行过程中要结合来水浊度、温度、水量等参数变化综合考虑调整搅拌机转速、排泥频率、加药量等运行参数，每次调整单一参数，调整幅度不宜过大。每次调整后应待泥渣层稳定后再进行第二次调整，同时关注设备运行情况、斜管积泥情况，定期进行斜管冲洗、设备维护、池体检查，确保机械搅拌澄清池发挥出最优效果。
参考文献
[1]洪觉民. 现代化净水厂技术手册[M]. 北京:中国建筑工业出版社,2013.
Hong Juemin. ?Technical manual for modern waterworks[M].Beijing: China Architecture & Building Press，2013.
[2] 国家建委（75）建发设字108号文《机械加速澄清池》S774（八）[S].北京:北京市市政设计院,1980.
State Construction Commission (75) Jian fa construction word 108 text " mechanically accelerated clarifier l" S774(8)
[3]CJJ58-2009,城镇供水厂运行、维护及安全技术规范[S].北京:中国建筑工业出版社,2009.
CJJ58-2009,Technical specification for operation, maintenance and safety of city and town waterworks[S].Beijing: China Architecture & Building Press,2009.
[4]陈晨,胡建民,陈煜茜.机械搅拌澄清池运行工况的优化探索[J].给水排水,2019,55(S1):201-203.
Chen Chen, Hu Jianmin, Chen Yuxi. Research on Optimization of Operation condition of mechanical stirring clarifier[J].Water & Wastewater Engineering. 2019, 55(S1):201-203.