中国水务行业观察者!

水厂沉淀池自动排泥系统的优化研究
更新时间:2018-01-23 来源:《城市建设理论研究:电子版》2016年04期 作者:刘长志 杨天栋

引言

  目前,自来水厂的净水工艺中平流沉淀池一般都采用机械排泥的方式,通过对平流沉淀池积泥区和排泥机的结构特点进行分析,找出合理科学处理方法对平流沉淀池积泥进行处理,提升出水口的水质质量。

一、排泥系统概述

  对于一般中大型平流式的沉淀池的长度都是在100m以上,为了能够适应平流式沉淀池实际的积泥规律,桁车的排泥系统通常采用的都是虹吸式排泥方式,其排泥的过程分为一下接个步骤:首先将水环式真空泵启动,开始抽真空作业步骤,一直持续到检测到虹吸形成的信号后,才停止运行水环式真空泵抽真空作业,同时开始运行排泥车。排泥车开始运行后,会不断通过虹吸管将沉淀池底部的积泥自动抽吸出来。当排泥车完成其工作后,将电磁阀打开来进行虹吸破坏工作,当检测到虹吸破坏信号后,将电磁阀关闭。

二、工程概况

  某地区自来水公司现供水规模为1万m³/d,其一期工程建于1983年,供水量为0.5万m³/d,二期工程建设于1989年,供水量为0.5万m³/d,水处理工艺均采用:混凝、沉淀、过滤(无阀滤池)、消毒(二氧化氯)。沉淀池采用斜管沉淀池,沉淀区排泥采用V形槽穿孔排泥管。该池自运行以来,因排泥开孔口径小且钢管开孔处自身锈蚀结瘤,洪水期杂物多造成孔口堵塞,排泥不畅易淤积。每年都要至少两次停水清除沉淀区淤泥,影响正常生产,用水居民反映强烈。同时由于沉淀区积存淤泥不能及时排出影响出厂水质。必须对其排泥系统进行改造。

三、排泥系统中存在的问题分析

(一)指型集水槽晃动

  在沉淀池运行过程中,发现指型集水槽晃动,特别是4#沉淀池西北角2根指型集水槽晃动更严重。反复观察,发现当沉淀池清洗后投入运行,水位到达指型集水槽槽底时,水槽平稳,水位缓慢上升,部分水通过集水槽底部小孔进入,指型集水槽大部分浮力被消除,槽内外存在一定的水位差,水槽开始有些轻微的左右晃动。当水位涨过三角堰时,整个集水槽开始出现较大幅度的规律晃动,随着晃动幅度越来越大,整个集水槽连同槽内水一起形成共振。这种共振的破坏性较大,既影响沉淀池的沉淀效果和出水稳定性,也容易造成集水槽的结构损坏。

(二)排泥时间周期问题

  排泥时间周期F=F1-X+F2,周期单位为:min,D为:排泥持续时间,持续时间单位为:s。

180123 水厂沉淀池自动排泥系统的优化研究 (1).png

  因F周期单位“min”设计太小,排泥频率过高,56个排泥阀按最大60min排一次的时间周期序列排泥,每个排泥阀经过60min时间周期在D时间内排出的水量约为1m³,每年56个排泥阀排出的水量大约为:1×24×56×30×12=483840m³;而进厂水浊度季节性较强,平均浊度较低,春、秋、冬3季进厂水浊度只有6NTU,夏季有暴雨时浊度平均只有20NTU,按照原设计排泥时间周期F从排泥阀中排出的水春、秋、冬3季比较清,只有10NTU左右,夏季有暴雨时从排泥阀中排出的水浊平均只有50NTU,因此,必须进行优化。

(三)自动排泥机运行中存在的问题

  在自动排泥机运行的过程中,全程都是变频设置,由于沉淀池内部的前端和末端的污泥量有很大区别,如果设置的牌泥时间过长就会导致污泥堆积,时间较短可能会导致就会导致水源浪费,因此,这是自动排泥系统的一个缺陷。

(四)其他问题

  原本排泥是三班倒人员每班都要进行一次排泥,即每班操作工都要上池轮流手动一个一个打开共8个排泥阀进行排泥,费时(每班约需耗时2~3小时)费力,还存在可能不好的排泥情况:浓泥排完了没有及时关闭排泥阀,导致排出较多的稀泥,从而影响离心机的生产,因泥太稀会增加离心机生产负荷,从而增加离心车间的用电量。

四、优化排泥系统的措施分析

(一)解决

  指型集水槽晃动经观察,特别是在靠近沉淀池尾部出水总渠处,指型集水槽晃动幅度更大,指型集水槽起端晃动不明显,出水槽深0.68m,水面跌落高度不一样,指型集水槽起端与终端水位相差6~9cm,终端水位低。为解决水槽晃动问题,根据水力学浮体的平衡与稳定原理进行分析,在水力学中,指型集水槽处于水中的状态可以看做是浮体,因此,出水槽在水中的平衡与稳定条件,可从浮体的平衡与稳定条件进行分析。浮体平衡条件:重力与浮力大小相等,且在同一条直线上。浮体稳定条件:定倾半径大于偏心距。其中定倾半径为定倾中心到浮心的距离,偏心距为浮心与重心之间的距离。浮体的稳定与否,取决于重心是否在定倾中心以下。在沉淀池运行管理中,通过调节滤池进水阀门的开启度,抬高滤池进水渠的水位,从而抬高指型集水槽内的水位,减小槽内和槽外的水位差,减小偏心距,有效地解决了指型集水槽晃动。

(二)排泥时间周期的优化措施

  将时间周期F的范围扩大为:“天、小时、分钟”的单位,春、秋、秋3季选择“天”的单位设置几天进行排泥;夏季,一般选择“天”的单位,根据天气和进厂水浊度选择“小时或分钟”的单位设置排泥时间。

(三)改造后的自动排泥机的排泥方式

  排泥机的运行方式为全程排泥和半程排泥两中,运行的时间为每12h一次,可以根据沉淀池内的水质进行调整。

  1、全程排泥方式是原本自动排泥方式,运行过程中当排泥机破坏了虹吸管真空后,继续运行到沉淀池的中央位置。

  2、半程排泥方式只是运行沉淀池的前端或末端,当破坏虹吸管真空后排泥机停止运行,不返回中央位置。

(四)增加滑鞋保护

  滑板刮泥机往复运行会导致刮板与滑板间不断摩擦,由于泥沙的存在会导致摩擦力大大增加,滑板很容易磨损。为降低滑板与横向刮板间的摩擦力,在刮泥机刮板与滑板的十字形交叉连接处滑板侧安装护片滑鞋,采用聚丙烯耐磨板材料,聚合度大于350万,将原不锈钢板-聚丙烯板接触变为聚丙烯板之间的接触,以延长刮泥机的使用时间。

(五)在沉淀池进水端设计小型潜水排污泵

  沉淀池进水端即配水花墙后的积泥相当严重,花墙后的一小段约1.5m区域内排泥机无法吸到,日积月累淤泥积得又高又实。而且在一年一度的沉淀池人工放空清洗时,要利用高压水枪持续冲洗很长时间才能冲散淤泥,大大地增加了人力、物力和用水量,洗池工作非常繁重,由于配水花墙最下部孔口离池底只有1m高,如果斜坡底部宽度做到1m的话,斜坡角度只有45°,斜坡上的沉泥很难滑下,仍可能产生积泥。所以建议在此处增设小型潜水排污泵,如图1所示,开启排泥机排泥时同时开启排泥泵排泥。

180123 水厂沉淀池自动排泥系统的优化研究 (2).png

(六)采用PLC控制

  为了解决传统的排泥控制方式中存在的问题,排泥车的电机可以采用变频器来进行控制,通过变频器来对排泥车的行走速度进行控制,使其行走的速度不会过快。在排泥车的轮子上安装接近开关,轮子走一圈PLC就会计数一个脉冲,排泥车的行走距离是通过计算轮的脉冲数来计算出来的。当达到了某个已经设定好的脉冲数时,PLC就会用事先设定好的对应频率来对排泥机变频器的运行频率进行调整。

五、改造后效益评价

  第一,改造后提高了生产供水能力,改善了操作条件,降低了劳动强度。

  第二,改造后提高了沉淀水质,保证沉淀水浊度在3NTU以内,降低了水中的异味。

六、结束语

  随着人们生活水平的不断提升,人们对饮用水的要求也在不断提高,平流沉淀池作为净水厂水处理环节的主要组成部分,其排泥系统也是我们必须要关注的问题。本文通过对现有沉淀池排泥系统存在的问题进行分析,并给出了合理的解决方案,以期能够有效地提高自来水厂供水质量。

水星会员 MORE > 
  • 南方中金环境股份有限公司

    南方泵业系全国最早研发并规模化生产不锈钢冲压焊接离心泵企业,是目前国内不锈钢冲压焊接离心泵领域产销量最大的专业生产厂家。产品的系列范围、销售总量、产品质量均排在国内同行业首位。也是行业内率先研制、生产、销售管网叠压成套设备的企业。
  • 深圳市水务科技有限公司

    水务科技由深圳水务集团的IT团队创建于1998年10月,是国家级高新技术企业、软件企业,由深圳水务集团全资控股,是目前中国领先的水务信息化整体解决方案供应商之一。公司以创新为灵魂,矢志成为中国水务信息化领域的思想者、创造者和领导者。
  • 深圳中壹建设工程有限公司

    深圳中壹建设工程有限公司(简称:中壹建设)正式创办于2004年,是目前国内具有“大规模、高品质、精计算、尖技术、优服务”的现代化建筑装饰企业,注册资金8100万元,是一家完全以建筑装饰业而发展壮大的民营企业。