污水處理廠帶水情況下推流設備安裝固定形式的探索與實踐

侯凱

摘要：本文針對蘭州七里河安寧污水處理廠無法停水加裝水下推流設備，根據現有池體結構形狀、推流設備結構及安裝形式，通過對推流設備運行狀態進行分析，通過有利摩擦應用于設備固定支架，從而達到設備正常運轉情況下，牢固固定的方法，解決了水下推流設備無法帶水情況下干式加裝的技術限制。在目前國內污水處理廠多數存在無法停水檢修、流速過大無法潛水維修等客觀因素制約下，通過上述技術手段，很好的解決了上述矛盾，具有行業性推廣及應用價值。

一、背景

七里河安寧污水處理廠生化池內回流原設計為自然勢能型內回流形式，由于該廠設計處理負荷已遠遠不能滿足目前的高負荷運轉情況，因此，該廠通過挖掘備用設備潛力，調整工藝參數等一系列措施，基本能夠滿足目前的高負荷運轉狀態。但是生化系統內回流為勢能型自流形式，無法通過人工干預增大內回流比例，且該廠由于地處西北地區，進水中存在大量泥沙，泥沙堆積于內回流渠道，占據截流面積，使該廠生化系統內回流比例嚴重不足。因此急需加裝內回流推流器。但推流器的安裝須配套安裝水下支架，由于無法停水安裝。致使上述措施遭遇安裝技術限制，無法盡快實施。

二、行業內目前安裝方式的尋找、安裝形式的分析

（一）行業內目前安裝方式

目前水下推流設備廠商多達上百家，但安裝方式原理僅三種，即水下固定式安裝，半固定式水下安裝及懸掛式安裝三種。現對三種安裝形式優缺點進行分析

1.水下固定式安裝

此安裝方式一般為水廠建設時期選用的安裝方式，其優點為：結構牢固，安裝結構簡單，支架壽命長。其缺點為安裝后無法更換位置，維護需停水放空池體或潛水作業維護，后期維護方法單一，一旦支架故障，無法及時修復，潛水作業存在較大的施工安全隱患及潛水維護成本高昂。

2.半固定式水下安裝

此安裝方式為水廠建設時期選用或運營期間改造加裝，其優點為：結構較牢固，安裝結構簡單，支架壽命長。其缺點為安裝位置限制較大，僅限于構筑物池壁安裝方式，只能安裝攪拌類設備且推流設備無法安裝。一旦支架故障，無法及時修復，潛水作業存在較大的施工安全隱患及潛水維護成本高昂。

3.懸掛式安裝（干式安裝）

此安裝方式一般為水廠運營后期選用的安裝方式，其優點為：安裝位置靈活多變，安裝效率較高，安裝方式簡單。其缺點為設備支架為懸臂梁設計，末端震動及晃動較大，支架結構復雜，岸上固定錨點強度要求較高。安裝成本為上述兩種的三倍以上。

（二）安裝形式的分析

上述安裝形式，其物理學原理均為通過機械支撐力克服設備運轉時設備推力產生的反作用力。支撐力均需在水下設備位置獲得支點，致使安裝形式單一，復雜，對安裝施工要求較高。而通過有利摩擦原理的引入，使得安裝形式有了新的物理學基礎而獲得更多的安裝方式的拓展。現將有利摩擦原理進行分析。

1.物理學原理

（1）”有利”摩擦：

增大摩擦的方法：1增加接觸面的粗糙程度;2增大壓力;3使滾動變為滑動。

公式

F=μ×FN

摩擦力的符號為F

增大有益摩擦的方法

（1）增大接觸面粗糙程度;

（2）增大壓力;

（3）選用摩擦系數較高的材料接觸;

2.實際生活中的應用

如同有利摩擦在單杠設計原理得到啟發，假設單杠兩側墻體即為水下設備構筑物池體，通過橫桿對池壁兩端產生一定的壓力，增大池壁接觸面表面粗糙度，在保證橫桿機械剛性一定的情況下，既可作為水下設備水下部分固定錨點。

3.實驗獲得壓力與摩擦力公式

在水平木板上用彈簧測力計沿直線勻速拉動木塊，通過改變放在木塊上砝碼的重力來改變木塊與木板之間壓力的大小.通過測量木塊的重力、分析彈簧測力計讀數以及砝碼重力，記錄了如下實驗數據：

因此，當接觸面的粗糙程度不變時，摩擦力和壓力大小的圖象是一條直線，所以當接觸面的粗糙程度不變時，摩擦力和壓力成正比，且滑動摩擦力與壓力的比值始終為0.4為一定值，則f=0.4F壓.

因此，通過調整水下固定錨點對池壁的壓力大小，及可提供推流設備運轉時所產生的反作用力。

三、摩擦型水下推流設備支架的設計

1、設計理念

通過干式安裝，干式調整水下錨點表面壓力的解決思路。

（1）應用水下千斤頂設計制造水下推流器支架：

試制品安裝后，在調整水下千斤頂張力后，設備導桿在不通過水上錨點固定的情況下亦可穩固固定在池體，通過水上部分錨點固定后，設備安裝到位，運轉平穩，牢固。試制實驗獲得成功。（機械設計、強度校核等在本文中不在詳細闡述）

四、解決方案的比較

五、結語

在污水處理廠運行過程中，良好的推流，科學的流量調整對污水廠出水水質穩定達標至關重要，但目前隨著全國各地環保壓力的增大，污水廠停水改造，停水檢修的機會將會變得越來越少，特別是部分老舊處理廠水下設備支架老化，疲勞斷裂的情況將會變得日益增多，面對這種形勢，本文所述的摩擦型水下推流設備支架將會成為老舊水廠改造，設備修復的新形式，新方法。必將得到廣泛的應用。若將此水下設備固定形式及時申請專利保護，將會使集團獲得更多的推流設備支架解決方案，及業務增長點。