污水廠沉淀池排泥方式改進(jìn)

方偉強(qiáng)

（義烏市水處理有限責(zé)任公司，浙江義烏 322000）

0 引言

義烏市水處理公司稠江運(yùn)營部設(shè)計日處理15萬t市政污水，二沉池采用2座長70 m，寬83 m形沉淀池，每座池內(nèi)有8條寬10 m，長63 m沉淀溝，溝內(nèi)設(shè)計液位3.5 m，溝底從出水端至進(jìn)水端呈0.5%前傾，溝前端并列設(shè)2個長5m寬5 m深4 m錐形集泥斗，每條溝內(nèi)各安裝1套非金屬鏈板式刮泥機(jī)，功率0.25 kW，傳動采用二級齒輪減速機(jī)傳動（圖1）。刮板運(yùn)行速度為0.6 m/min。運(yùn)行時池底刮板從出水端向進(jìn)水端水平運(yùn)動，沉積在池底生化污泥在刮板作用下被刮入集泥斗，每個集泥斗內(nèi)有1根DN300排泥管，排泥管一端伸入集泥斗底部，另一端處于排泥井內(nèi)，并開有通氣口。池內(nèi)設(shè)計液位標(biāo)高0.8 m，排泥井液位0.65 m，在此水頭（0.15 m）的作用下通過排泥管連續(xù)不斷地將集泥斗底底部污泥排入排泥井內(nèi)，并通過排泥渠流到回流泵井，在井內(nèi)泵的作用下將污泥送入生化池（圖2）。

1 存在問題

正常運(yùn)行狀態(tài)下，由于回流泵的連續(xù)工作，每個溝排泥渠與沉淀池有約0.15 m的水頭，溝內(nèi)污泥將會連續(xù)地通過回泥渠流向泵井內(nèi)。然而在運(yùn)行中，經(jīng)常發(fā)生堵泥情況，即在運(yùn)行時，某條溝內(nèi)污泥被刮泥機(jī)刮入集泥斗后便沉積在斗中，無法通過排泥管排入污泥渠內(nèi)，污泥在池底聚集后造成沉淀池失去沉淀功能，引起出水超標(biāo)。

圖1 沉淀池平面布置

圖2 排泥裝置立面圖

2 原因分析

2.1 進(jìn)水不勻

每條沉淀溝進(jìn)水量不均勻，引起溝內(nèi)沉淀的污泥量偏差，在水頭不變的情況下，造成泥量較大的溝排泥困難。

2.2 排泥不均勻

每座池內(nèi)并列布置8條溝，總回泥量按回流水泵流量進(jìn)行控制，設(shè)計考慮每條溝之間的回泥量依靠每個回泥閘門開度進(jìn)行調(diào)控。但該調(diào)控既無計量裝置，也無法目測，即無法判斷排泥均勻性。

2.3 系統(tǒng)無自我調(diào)整功能

在發(fā)生堵泥情況下，暢通的溝由于含泥量小，排泥穩(wěn)定，而發(fā)生堵泥溝則隨著進(jìn)水的增加及污泥的聚集，堵塞情況越來越嚴(yán)重，即系統(tǒng)本身在此情況下無自我調(diào)節(jié)功能。

3 對策

運(yùn)行管理人員用控制每個閥門開度的方法來解決此問題，但效果不理想，調(diào)節(jié)閥門后，又往往使排泥較小溝發(fā)生堵塞，而原本堵塞溝渠又不一定能排通。通過增開回流泵，加大污泥回流量一段時間內(nèi)可以減少堵塞情況，但流量過大對工藝運(yùn)行又產(chǎn)生不利影響，因此法無法徹底解決問題。

經(jīng)過多次試驗，發(fā)現(xiàn)依靠現(xiàn)有設(shè)備、設(shè)施無法解決該問題，必須依靠外加的動力來推動污泥的排出。有3點考慮。

3.1 增設(shè)排泥泵

在發(fā)生堵泥后，運(yùn)行管理人員也試圖用污泥泵輔助抽泥，然而在將小型臨時排泥泵裝入泥斗中后，泵電流嚴(yán)重超標(biāo)，原因是沉積污泥濃渡過高導(dǎo)致泵超負(fù)荷運(yùn)行，在對堵泥溝排空檢查后發(fā)現(xiàn)，溝底污泥含固量極高，約為10%，需專用污泥泵，但每條溝裝污泥泵的方式來解決，設(shè)備投資較大，需16×2，共32臺泵。

3.2 利用真空吸泥

利用原有排泥管，引入真空泵抽泥，將原排泥管上部通氣孔封住，出泥口接入真空管，進(jìn)行改造，理論上可將池底污泥抽出，然而真空抽污存在很大問題，即工作的連續(xù)性。在將污泥抽到排泥管出口后，如要繼續(xù)施以真空吸力則在實施上存在很大的困難。

3.3 連續(xù)氣提裝置進(jìn)行排泥

該方法基本原理是將壓縮空氣管伸入排泥管底部，氣泡由于浮力作用會上升，并充滿整個排泥管，管內(nèi)是氣和水混合液，管外是污水，管外管內(nèi)底部相連通。排泥管內(nèi)泥水被提升。按連通管原理解釋，水氣溶液密度小于水（一般上升的水氣溶液相對密度為0.25～0.35），密度小的液體液面，在高度為H（排泥管浸入液面以下部分）的水柱壓力作用下，根據(jù)液體平衡的條件，水氣溶液變上升至L的高度，其等式為ρ1H=ρ2L，其中ρ1為污水密度（kg/m3），ρ2為排泥管內(nèi)水氣溶液的密度，H為淹沒深度，L為提升高度+淹沒深度，H/L為淹沒率。只要ρ1H＞ρ2L，水氣溶液就能沿排泥管上升至管口而溢出，氣提就能正常工作。

氣提計算公式：提升管最小淹沒深度Hmin=（L-H）/（n-1），其中，n 為密度系數(shù)（取值 2～2.5），一般情況下，H/L≥0.5。空氣量 Q一般為最大提升水量的3～5倍，也可按Q=（1.2×Q液×H）/（231g×η×（H+10）/10）計算，其中，Q液為液體提升量，η 為效率（取值0.35～0.45）。按實際工況，排泥管淹沒深度接近7 m，提升口位于液面以下。Hmin滿足要求，同時該氣提只對排泥作輔助作用，排泥量的大小主要根據(jù)原水頭來保證，約在2 m3/min。因此氣提的空氣量可不按以上公式來確定。由于排泥管底部位于水下7 m左右，且污泥濃度較高，宜按較高壓力選擇氣提空氣壓力。先利用已有1臺小型的空壓機(jī)進(jìn)行了試驗。將0.6 MPa的壓縮空氣通過管徑為10 mm的橡膠管通入排泥管底部后池底污泥便被迅速提了上來，而且流速很快，效果很明顯。

此方法設(shè)備投資少，土建改造小，還可利用原有管道進(jìn)行排泥，只是對原有系統(tǒng)排泥進(jìn)行1個輔助的排泥促進(jìn)。

4 解決方法

根據(jù)此設(shè)想，與多家設(shè)備廠方進(jìn)行了溝通，最后匯總出了1個較完整的方案，如圖3和圖4所示。首先在集泥斗內(nèi)設(shè)二根空氣管，分別為撓動管和氣提管。撓動管在排泥管底部外圍設(shè)成圓形，圓形管道沿圓周開4個Φ3 mm小放氣孔，其作用是在提泥前進(jìn)行一次短時間的氣體撓動，空壓機(jī)放氣時，沉集的污泥在氣體的作用下翻騰、稀釋。氣提管安裝在排泥管內(nèi)部距管底20 cm處，工作時撓動管放氣5 s后接著氣提管放氣，氣提管排出的氣體在排泥管內(nèi)迅速上升，稀釋后的污泥便隨著空氣的上升而進(jìn)入排泥管，排入污泥渠，完成1個工作過程。

圖3 撓動管布置

圖4 氣提管布置

為了增加排泥效果，將原通氣孔處用盲板封住，使氣流隨排泥管進(jìn)入排泥渠。在設(shè)備選擇上，考慮到氣提過程可在每個溝之間輪流進(jìn)行，空壓機(jī)功率可選擇較小，按功率5.5 kW，氣量0.67 m3/min，氣壓0.8 MPa選擇。為了避免空壓機(jī)頻繁啟動，采用了1個2 m3的氣體貯罐。供氣總管采用DN50 mm不銹鋼管，每溝內(nèi)氣體撓動和氣提泥管道采用DN15不銹鋼管，在貯氣罐出口端設(shè)1個減壓閥，將氣體壓力由0.6 MPa減至0.15 MPa。氣體撓動和氣提管分別由2個電磁閥進(jìn)行控制，在電控柜內(nèi)設(shè)1個PLC控制中心，分別對每組電磁閥進(jìn)行定時開閉控制，這樣所有撓動和提泥管可按運(yùn)行情況進(jìn)行定時排氣，提高了自動化程度。

總體方案確定后，在2個溝內(nèi)先行安裝進(jìn)行了試驗，效果很明顯，不再發(fā)生堵泥情況。人為在該溝內(nèi)制造堵泥，在運(yùn)行設(shè)備后堵泥馬上疏通，實踐證明該方案切實可行。

5 結(jié)束語

經(jīng)過上述改造，公司二沉池排泥不暢問題得到有效解決，半年多來運(yùn)行情況良好，此方法對污水廠類似問題有一定借鑒意義。