真空自動保持技術在水廠節水工作中的應用

胡勃（大慶油田電力集團電力工程設計院）

真空自動保持技術在水廠節水工作中的應用

胡勃（大慶油田電力集團電力工程設計院）

水廠自耗水占水廠總處理水量的10%～20%，主要包括沉淀池排泥水和濾池反沖洗水。近年來，大慶水廠針對節水工作，開展了新技術、新工藝的試驗和應用工作。對于采用虹吸方式的沉淀池和濾池進行技術改造，應用真空自動保持技術，不僅節約了水資源，提高了用水效率，還極大地降低了運行成本，其綜合效益顯著。

沉淀池真空自動保持技術虹吸降本增效

真空自動保持技術是近年來應用在水廠沉淀池和濾池中的一項技術，與傳統高壓水流攜帶或單純依靠真空泵抽吸方式形成虹吸引流技術相比，具有諸多優勢。該技術能夠實現水廠沉淀池排泥自動控制和過濾池進出水自動運行，對污泥排放更加有效。

1　水廠原排泥工藝現狀

水廠原沉淀池排泥系統采用老式虹吸排泥機排泥，如圖1所示，排泥機上并排設置有8～12根虹吸排泥管，沉淀池底部污泥由這些排泥管吸起而導出沉淀池。排泥管形成虹吸是依靠高壓水抽吸走管中空氣而形成。排泥過程見圖1，關閉閥門1，打開閥門2，高壓水流經虹吸排泥管進入沉淀池底部，當管內水達到滿管時，關閉閥門2，打開閥門1，高壓水便倒流，由閥門1流出，由高速水帶走管內的空氣形成真空，沉淀池底部污泥水便在大氣壓及水壓的作用下，由虹吸排泥管排出。在高壓水進入沉淀池底部時，池底污泥便被涌起造成“翻池”現象，2～3h之后才能恢復，這段時間只能降負荷運行。為了避免這種情況，沉淀池采用排泥管24h“長流水”的方式，但這種運行方式造成了大量水浪費。經計算，每天浪費排泥水1400m3，每年浪費水50×104m3。

圖1　沉淀池老式虹吸排泥工藝簡圖

2　技術原理及特點

傳統的真空形成主要是依靠高壓水的高速水流攜帶或者依靠真空泵抽吸方式，帶走需要形成真空的管路內空氣來實現的。真空保持技術是通過真空泵和虹吸罐的聯合作用，可以在不影響工藝管路系統正常運行的情況下，實現管路真空狀態的自動形成、自動破壞和自動保持。主要特點：

1）在不擾動原水水質的情況下，沉淀池可實現自動排泥，提高出水水質。

2）延長沉淀池排泥周期，節約了水廠自耗水，節省運行費用。

3）達到穩定出水水質和自動間歇運行的目的。自動控制可操作性強，真空狀態保持穩定。

3　技術應用

3.1在沉淀池排泥中的應用

運行過程如圖2所示：沉淀池需要排泥時，啟動真空泵，信號傳至虹吸罐，電磁閥Y1、NF打開，虹吸罐內和虹吸管內的空氣被抽出，沉淀池底部的泥水便在水壓差的作用下，沿虹吸排泥管上升，達到W點時，虹吸形成，泥水便在重力的作用下，沿虹吸管向下流，經過水封槽排出［1］。由此可見，整個過程沉淀池池底污泥未受任何擾動。當需要排泥停止時，打開虹吸罐上的電磁閥Y2，將虹吸破壞，排泥過程結束。設備使用時間一長，真空度會降低，虹吸罐內水位會下降，但是由于虹吸罐有一定的容積，能夠延長真空被破壞的時間，同時止回閥也會阻止空氣進入，使真空度維持時間增長。當水位降到最低點時，虹吸罐會自動通過液位開關將信號傳至控制器，重新啟動真空泵來形成真空，使沉淀池排泥過程順利完成。整個系統在實現了真空自動保持技術的先進性同時，還滿足了間歇排泥的生產實際需要。

圖2　沉淀池中真空自動保持技術工藝流程

3.2在雙閥濾池進水及排水管上的應用

水廠雙閥濾池的進水和反沖洗排水均利用虹吸原理來進水和排水。原有的虹吸只是利用真空泵來形成，形成真空的時間長，且真空狀態不易保持，全過程都是手工操作，不易控制，不能有效保證濾池在設計指標范圍內運行。把真空自動保持技術引入到濾池后，存在的問題得到了很好的解決。

4　節水效果及效益

以沉淀池排泥為例：原工藝排泥采用“24h長流水”方式，處理能力10×104～12×104m3/d，出水濁度3～5NTU；應用真空自動保持技術后，實現間接虹吸排泥方式，處理能力17×104m3/d，出水濁度1～3NTU。每年節約排泥水50×104m3，至沉淀池段，排泥水成本為0.81元/m3，因此年節約成本費用40.5萬元，排泥工藝真空泵年運行費用0.3萬元，年可獲取經濟效益40.2萬元。

真空自動保持技術不僅能夠節約用水，延長沉淀池排泥周期，還可以減少人工操作的復雜程度，提高出水水質，其綜合效益顯著。鑒于目前仍存在傳統虹吸工藝應用的現狀，真空自動保持技術具有現實的推廣應用價值和良好的發展前景［2］。

［1］王政，宋學峰.大慶油田供水技術成果專集［M］.北京：化學工業出版社，2009：40-41.

［2］李乃學.氣水沖洗在生產中的應用與前景［J］.石油石化節能，2013（7）：18.

10.3969/j.issn.2095-1493.2015.003.007

2014-11-20）

胡勃，2005年畢業于哈爾濱工程大學，從事給排水工程設計工作，E-mail：kissfish601@163.com，地址：黑龍江省大慶油田電力集團電力工程設計院，163453。