BAF池反沖洗進氣管回水分析及解決
2010-12-31 00:00:00任麗蓉,李揚
中華建設科技 2010年10期
【摘 要】本文對銀川污水處理公司第三中水廠曝氣生物濾池反沖洗時，反沖洗風機停止后發生的曝氣風機回水現象進行闡述，對反沖洗步驟進行分析，找出問題的關鍵點:一、反沖洗進氣管道的U形阻水彎高度與液面高差過小;二、反沖洗進氣閥在反沖洗風機停止后不能迅速關閉以阻止水進入管道;三、由溫差導致的冷凝水累積在管道內。針對此三點提出改進方案，即提高反沖洗進氣管道U形阻水彎的高度;在反沖洗進氣閥前加裝止回閥;設計阻水彎為一端高一端低，最大限度阻止冷凝水進入阻水彎保護端。
【關鍵詞】曝氣生物濾池;反沖洗步驟;壓力;回水
The BAF pond is anti- to flush to return to water analysis and solve into the windpipe
Ren Li-rong，Li Yang
(1. Xi-an building science and technology university Xi-an Shanxi 710054;2. Yingcuan wastewater treatment limited company Yingcuan Ninxia 750000)
【Abstract】This text to the silver Chuan wastewater treatment company three medium water factory Pu spirit the living creature filter pond anti- flush， anti- flush breeze machine stop empress occurrence of Pu spirit the breeze machine return to water phenomenon to carry on elaborate， rightness anti- flush a step to carry on analysis， seek wrong of key point:A， anti- flush curved into the U form Zu water of the windpipe way height and liquid noodles Gao Cha Guo4 be small;Two， anti- flush into spirit valve at anti- flush breeze machine stop empress can't be quick close to keep water from get into piping;Three， the congealed water accumulation cause by difference in temperature is in the piping.Aim at this 3:00 put forward an improvement project， then exaltation anti- flush the U form Zu water into the windpipe way curved of height;At anti- flush to add check valve before the valve into the spirit;The design Zu water curved for a carry Gao Yi Duan low， the biggest limit keep congealed water from get into Zu water be curved protection to carry.
【Key words】The Pu spirit living creature filter pond;Anti- flush a step;Pressure;Return to water
銀川污水處理有限公司第三中水廠位于銀川市西夏區麗子園南路，設計日處理量為3×104m3，采用曝氣生物濾池加高效纖維濾池過濾的處理工藝，出水水質達到國家城市污水再生利用工業用水水質標準(GB/T 19923-2005)。所生產的再生水主要供給寧夏電投集團西夏熱電廠做循環冷卻水使用。
從節省土方，又有利于保溫考慮，銀川市第三中水廠曝氣生物濾池(BAF)采用半地下式、鋼筋混凝土結構，池深6.6m，地下部分為2.5m。濾池共設8格，每格平面尺寸為8m×6m，自下而上分別為配水渠、濾板(濾頭)、鵝卵石承托層、陶粒生物濾料、出水緩沖區。反沖洗采用氣水反沖洗，8格輪流進行，共用3臺反沖洗水泵、3臺反沖洗鼓風機，均為二用一備。其中:
反沖洗水泵(3臺，二用一備):Q=500 m3/h， H=12 m，N=30 Kw
反沖洗風機(3臺，二用一備):Q=20.4 m3/min，P=0.07 MPa，N=37 Kw
設計反沖洗步驟為:
氣洗3~5分鐘(氣反沖洗強度為q=50 m3/m2h→氣水洗3～5分鐘(水反沖洗強度為q=18 m3/m2h，氣反沖洗強度為q=50 m3/m2h)→水洗3~5分鐘(水反沖洗強度為q=18 m3/m2h)。
運行半年多來，一個問題始終困擾著我們——BAF池反沖洗階段，當氣水聯合沖洗階段結束時，將反沖洗風機關閉后就會有水從反沖洗進氣管倒流回來，進入正常曝氣風機，嚴重影響了風機的正常運行。針對這個問題，我們從反沖洗操作入手，進行了多次改進，但均未能從根本上解決問題。在對反沖洗操作過程中的每一細節進行監控后，對此有了新的見解如下:
首先，要解決此問題，必先了解氣壓與水壓在反沖洗進氣管道中的關系(BAF池與反沖洗進氣管道草圖如下):
氣壓>水壓時，正常反沖洗
氣壓<水壓時，BAF池中水倒流入管道
圖1 曝氣生物濾池與反沖洗進氣管道示意圖
a點為反沖洗進氣管道最高點，h1=4.1m，b點為反沖洗氣進入BAF池的入口，h3=-1.8m，液位高度h2=3.6m，反沖洗進氣管道最高點與液面高差△h=0.5m。對照草圖，按照不同的操作程序分析BAF池氣水聯合反沖洗過程如下:
做法1:氣水聯合沖洗結束時，打開反沖洗風機的放空閥→停反沖洗風機→迅速關閉反沖洗進氣閥
這種方法當打開放空閥時，C段即與大氣相通，關閉風機后反沖洗進氣管道內即沒有氣壓，此時圖中b點只受來自BAF池中水施加的水壓
將BAF池中全部近似為水，則b點所受水壓為:
P =ρgh
=1.0×103Kg/m3×9.8 N/Kg×(3.6+1.8)m
=52.92KPa
因此時管道內氣壓趨近于大氣壓，返回的水不受氣壓阻力作用，池內b點以上的水將重力勢能轉化為動能，所以b點處的水流速度極快，理論上返回的水應該在d點(管道B段里與液面平齊點)處停止上升，但是一部分水由于慣性作用繼續上沖，加上設計時U型阻水彎與池中液面的高度差△h偏小(△h=0.5m)導致這部分水翻越了a點，而反沖洗進氣閥從全開狀態到全關狀態需要一段時間，水即在這段時間里進入管道的A段形成了積水。
做法2:氣水聯合沖洗結束時，打開反沖洗風機的放空閥→關閉反沖洗進氣閥(待閥門全關)→停反沖洗風機
這種方法當打開放空閥時，C段即與大氣相通，雖然風機沒停，一直向管道內鼓氣，看似fb段管道內氣壓增加，而實際上風機鼓出的空氣以極快的速度從阻力最小的C段進入了大氣，此時fb段管道內的氣壓與水壓相比已經很小，并且從C段高速進入大氣的空氣還會將f點右側的部分空氣抽入大氣，導致fb段形成負壓狀態，相當于又對返回的水施加了一個吸力，加之管道管徑相對池體部分要細的多，a點與液面高差相對較小，一旦吸力足夠大，水也會以極快的速度翻越a點進入A段中，同樣形成積水。
以上過程發生在打開放空閥到反沖洗進氣閥關嚴這段時間內，當反沖洗進氣閥全部關閉后就不會再有水進入管道了，這時B段內的水位應該是停在d點處，然而未停止的風機還在工作，fd段內形成的負壓又會將B段內的一部分水吸入A段內。待風機停止，過程才全部結束。
做法3:氣水聯合沖洗結束時，停反沖洗風機→關閉反沖洗進氣閥(待閥門全關)→打開反沖洗風機的放空閥
這種方法:在風機停止后，理想狀態下管道內會形成密閉腔，當風機停止的瞬間，b點處的水壓為方法2中所計算的52.92KPa，氣壓迅速降低。隨著水進入管道，氣體體積開始被壓縮，氣壓也開始增加，對水的阻力也逐漸增加，水在B段的上升速度即為有限的，此時有兩種可能:
(1)雖然有阻力，但是水上升的速度足夠快還是能越過a點;
(2)水達不到越過a點的速度，或者只上升到B段的一半時反沖洗進氣閥就已經關嚴。
在實際操作了一段時間以后發現，管道內仍然有積水出現，也就是說，現實中發生的是上述中的第一種可能，即水上升的速度快到能翻越a點。可能是現實中管道由于放空閥、進氣閥等關的不夠嚴、風機漏氣等原因，不能完全形成密閉腔，也會導致管道內積水出現。
除上述分析原因外，由于銀川市處于西北地區，海拔1107.5~1110m之間，晝夜溫差較大，屬于典型的大陸性氣候，年平均氣溫8.5℃，月平均最高氣溫25.4℃，月平均最低氣溫-14.6℃，極端最高氣溫39.3℃，極端最低氣溫-30.6℃。冬季環境氣溫與處理水水溫相差很大，因反沖洗鼓風機開啟時所鼓出的氣體為高溫氣體，會使管內氣體迅速蒸發一部分，所以A段內的積水有一部分也可能來源于冷凝水。
從上面的分析中不難看出，BAF池中的水之所以能進入管內形成回水，除了設計的操作步驟不盡合理之外，還與設計的硬件參數有關:第一、U型阻水彎高度與液位高度差太小，水在慣性作用下能夠翻越a點;第二、關閉反沖洗進氣閥，閥門不是迅速關嚴，而是經過一段時間后才能關到位，水就是在這段時間里進入了管道;第三、由于溫差的影響導致管道內形成冷凝水積攢于管道內。鑒于此，解決BAF池反沖洗時水倒流在管道內形成積水的問題，應從此三方面著手:
(1)將U型阻水彎高度升高，以防止水由于慣性作用翻越a點。
(2)在反沖洗進氣閥門前安裝單向閥(止回閥)，阻止水在反沖洗進氣閥關到位前進入管道內。
(3)將阻水彎設計成如下形式。
圖2 阻水彎示意圖
接BAF池端略低，接反沖洗風機端略高，這樣管壁上的冷凝水可以沿著剪頭方向流回有水一端，從而最大程度減少冷凝水積于管道中。
參考文獻
[1] 鄭俊等，曝氣生物濾池工藝的理論與工程應用，化學工業出版社.
[2] 齊兵強，王占生，曝氣生物濾池在污水處理中的應用，給水排水.
[3] 銀川市第三中水廠曝氣生物濾池設計圖紙，銀川市規劃建筑設計研究院.
[文章編號]1619-2737(2010)10-22-318
