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常州南大常高新環(huán)保產(chǎn)業(yè)技術(shù)研究院有限公司

1 某污水處理廠沉淀池排泥方式概述

某污水處理公司，日常所經(jīng)廠的污水主要來(lái)自市政污水，處理量在每日15 萬(wàn)噸，廠內(nèi)所采用的二沉池規(guī)格為71×84m，共兩座。在兩座沉淀池中，分別設(shè)置了8條64×10m的沉淀溝子，溝內(nèi)液位置主要控制在3.5m，沉淀溝底部區(qū)域，會(huì)設(shè)置相應(yīng)的出水、進(jìn)水端口，前端口與后端口前傾保持在0.5%規(guī)格內(nèi)。其中，沉淀溝前端位置還會(huì)設(shè)置兩個(gè)5×5m 深度為4m 的錐形集泥斗，并分別將一套非金屬鏈板式刮泥機(jī)安裝于兩個(gè)沉淀溝內(nèi)，該刮泥機(jī)的功率在0.25kW，具體見(jiàn)圖1。刮泥機(jī)上的刮板運(yùn)行率為每分鐘0.6m，集泥斗內(nèi)DN300排泥管，排泥管兩端分別配置于排泥井內(nèi)與集泥斗底部區(qū)域。

圖1 某污水處理廠沉淀池平面布置圖

2 某污水處理廠沉淀池排泥方式執(zhí)行中出現(xiàn)的不足及原因

2.1 某污水處理廠沉淀池排泥方式執(zhí)行中出現(xiàn)的不足

某污水處理廠沉淀池排泥設(shè)備正常運(yùn)行時(shí)，回流泵會(huì)持續(xù)不間斷運(yùn)行，每?jī)蓚€(gè)相鄰的排泥溝渠之間會(huì)設(shè)置一個(gè)水頭，水頭長(zhǎng)0.15m 左右，溝內(nèi)的污泥會(huì)持續(xù)借助回泥渠流輸送回泵井中[1]。但是，在這一系統(tǒng)工作過(guò)程中，某污水處理廠內(nèi)堵泥問(wèn)題經(jīng)常出現(xiàn)，具體表現(xiàn)為：系統(tǒng)運(yùn)行中，刮泥機(jī)會(huì)將某一條溝內(nèi)污泥刮到集泥斗之后，并未排出，而是出現(xiàn)集泥斗內(nèi)滯留污泥現(xiàn)象，致使排泥管無(wú)法將污泥排出到污泥渠之內(nèi)[2]。此項(xiàng)不足的出現(xiàn)，長(zhǎng)時(shí)間之后，沉淀池底部就會(huì)聚集大量的污泥，而污泥的聚集就直接造成某污水處理廠的沉淀池失去沉淀沉淀功能，最終造成污水重新流入市政用水中，進(jìn)一步造成城市用水潔凈度降低，出水超標(biāo)的同時(shí)，也降低了市政用水安全。

2.2 運(yùn)行方案不足存在的原因

在某污水處理廠的運(yùn)作過(guò)程中，污水排泥處理問(wèn)題的存在，主要受到以下幾點(diǎn)因素的影響。

（1）廠內(nèi)生產(chǎn)期間進(jìn)水存在嚴(yán)重不足。工廠生產(chǎn)運(yùn)作期間，沉淀池內(nèi)的排泥渠中，不同的沉淀溝所吸收的進(jìn)水量并不均等，而是存在良莠不齊的問(wèn)題，甚至出現(xiàn)某一條沉淀溝進(jìn)水量超出標(biāo)線而另一條沉淀溝進(jìn)水量低于最低進(jìn)水線[3]。此類問(wèn)題的出現(xiàn)，在很大程度上造成了污水沉淀溝內(nèi)形成明顯的污泥量偏差。另一方面，在沉淀池水頭不改變的狀況下，進(jìn)一步提升了污泥量的提升，增加了排泥溝的運(yùn)作難度。

（2）沉淀池排泥系統(tǒng)自我調(diào)控功能不足。當(dāng)沉淀池執(zhí)行排泥程序期間，如果沉淀溝的運(yùn)行空間足夠暢通，那么排泥效率會(huì)十分穩(wěn)定，排泥量也比較均衡[4]。但是，一旦該污水處理廠出現(xiàn)堵泥問(wèn)題時(shí)，進(jìn)水量的增加，會(huì)在很大程度上給沉淀溝增加工作負(fù)擔(dān)，即加速污泥的聚集量累積，隨著污泥聚集量的增加，污泥堵塞情況必然隨之加重，此類問(wèn)題的出現(xiàn)，究其根本原因，主要問(wèn)題節(jié)點(diǎn)在于當(dāng)前階段下某污水處理廠現(xiàn)有的系統(tǒng)自我調(diào)控功能不足，亟待改進(jìn)。

（3）不同的沉淀池內(nèi)出現(xiàn)排泥量不均衡問(wèn)題。在某污水處理廠中不同的沉淀池中，每一座沉淀池會(huì)按照固定間隔設(shè)置相同的沉淀溝，共配置了8條沉淀溝，沉淀溝的總體回泥量主要影響因素是回流水泵的具體流量[5]。在最初的設(shè)計(jì)期間，設(shè)計(jì)重點(diǎn)主要集中在不同沉淀溝之間的回泥量調(diào)控更具便捷性，即能夠隨時(shí)按照不同的回泥閘門開(kāi)度宏觀調(diào)控沉淀溝具體的回泥量。但是，在污水廠正是投入運(yùn)行之后，此調(diào)控閘門并未設(shè)置相應(yīng)的計(jì)量裝置，目測(cè)效果也并不精準(zhǔn)，最終導(dǎo)致某污水處理廠的排泥均衡性大大降低。

3 針對(duì)某污水廠沉淀池排泥方式進(jìn)行改進(jìn)的幾點(diǎn)方案

在進(jìn)行某污水處理廠沉淀池排泥方案改進(jìn)時(shí)，廠內(nèi)技術(shù)人員在解決問(wèn)題期間，先將目光集中在不同沉淀溝閥門開(kāi)度的調(diào)控調(diào)整方向上[6]。但在具體的調(diào)控調(diào)整操作中技術(shù)人員發(fā)現(xiàn)，當(dāng)調(diào)整閥門后，沉淀池出現(xiàn)堵塞問(wèn)題的沉淀溝并未得到有效解決，但卻隨之出現(xiàn)了另一個(gè)問(wèn)題，即原本排泥量比較小的沉淀溝也出現(xiàn)了堵塞問(wèn)題。隨后，技術(shù)人員又將問(wèn)題解決的重點(diǎn)集中在回流泵的增開(kāi)上，此時(shí)原本出現(xiàn)污泥堵塞的沉淀溝狀況得以緩解，但一段時(shí)間后，并發(fā)問(wèn)題再次出現(xiàn)，由于污水排量過(guò)大，工藝運(yùn)行受到了不利影響，表明問(wèn)題并未從根本上得到解決[7]。某污水廠內(nèi)技術(shù)團(tuán)隊(duì)經(jīng)過(guò)多次試驗(yàn)和經(jīng)驗(yàn)總結(jié)后得到，僅是單純依賴于廠內(nèi)現(xiàn)有的運(yùn)行設(shè)備以及配置設(shè)施水平，無(wú)法從本質(zhì)上徹底杜絕沉淀池排泥問(wèn)題的出現(xiàn)，據(jù)此，技術(shù)團(tuán)隊(duì)主要提出了以下幾點(diǎn)比較實(shí)用的改進(jìn)方案。

方案一：在沉淀池內(nèi)額外增設(shè)排泥泵。當(dāng)沉淀池排泥工作運(yùn)行期間出現(xiàn)污泥堵塞問(wèn)題時(shí)，廠內(nèi)技術(shù)人員先行將污泥泵應(yīng)用解決方案中，借以實(shí)現(xiàn)輔助性的污泥抽取，但在實(shí)際操作中發(fā)現(xiàn)，泥斗中裝入比較小型的臨時(shí)性排泥泵之后，泥泵的電流量嚴(yán)重超出廠內(nèi)設(shè)定標(biāo)準(zhǔn)，而此超負(fù)荷運(yùn)行狀況出現(xiàn)的原因，主要受到沉積污泥濃度過(guò)高因素的影響[8]。針對(duì)該情況，廠內(nèi)技術(shù)人員再次排查了堵泥溝排空狀況，發(fā)現(xiàn)大量的固體污泥沉淀于沉淀溝底部，已經(jīng)超出沉淀溝的10%，無(wú)法應(yīng)用原有技術(shù)手段排出。對(duì)此，提出的改進(jìn)方案為：廠內(nèi)增設(shè)專用污泥泵，但此方案存在資金投入量大的不足，按照當(dāng)前廠內(nèi)線上運(yùn)行的沉淀溝條數(shù)配置相應(yīng)的污泥泵，需要投入32臺(tái)，滿足資金需求比較嚴(yán)格。

方案二：排泥期間加設(shè)連續(xù)提氣裝置。沉淀池排泥問(wèn)題處理期間，技術(shù)人員抵觸的第二個(gè)改進(jìn)方案是在排泥期間將連續(xù)提氣裝置應(yīng)用于工作中，該方案的應(yīng)用原理主要是在排泥管底部深入壓縮空氣管，在浮力的作用下，氣泡會(huì)上升并充滿排泥管，管內(nèi)由混合液與水構(gòu)成，管外由污水組成，但排泥管內(nèi)外連接處在管底部，促使管內(nèi)泥水實(shí)現(xiàn)提升后排出[9]。在此期間，由于水汽溶液密度低于水，所以密度小的液體會(huì)在排泥管內(nèi)上升，當(dāng)高度為H 的水柱壓力作用下按照液體平衡條件可發(fā)現(xiàn)，水汽溶液變上升為L(zhǎng)高度，那么可得出以下公式：

式中：

p1——污水密度（kg/m3）；

p2——排泥管內(nèi)水汽溶液密度；

H——淹沒(méi)深度（淹沒(méi)率：H/L）；

L——提升高度與淹沒(méi)深度之和；

在計(jì)算過(guò)程中，當(dāng)數(shù)值p2L低于p1H時(shí)，則代表水汽溶液就能夠在排泥管上升口溢出，從而實(shí)現(xiàn)氣提排泥目標(biāo)。

方案三：將真空吸泥技術(shù)引進(jìn)工作流程中

針對(duì)沉淀池排泥方案改進(jìn)過(guò)程中，有技術(shù)人員提出，首先利用廠內(nèi)現(xiàn)有的排泥管解決，隨后在現(xiàn)有排泥管抽泥時(shí)，將真空泵引入其中，使得廠內(nèi)現(xiàn)有排泥管的上部區(qū)域所爆漏的通氣孔全部封住，實(shí)現(xiàn)物理環(huán)境下的真空營(yíng)造條件。其次，在出泥口將真空管接入，實(shí)現(xiàn)方案改進(jìn)目標(biāo)。此方案在理論上推理時(shí)，的確能夠?qū)崿F(xiàn)，徹底將沉淀池底部的污泥有效快速抽出。但當(dāng)技術(shù)人員在實(shí)際操作期間發(fā)現(xiàn)，想要實(shí)現(xiàn)真空抽污的目標(biāo)，首先需要滿足的條件就是抽污工作執(zhí)行的不間斷性，大大增加了工作的開(kāi)展難度。另一方面，當(dāng)污泥被抽到排泥管出口后，如果仍舊依靠真空抽泥的方案進(jìn)行排污，很難再現(xiàn)有的技術(shù)應(yīng)用上實(shí)現(xiàn)。此種方案在應(yīng)用過(guò)程中，在設(shè)備的購(gòu)買資金投入上相對(duì)比較少，并且在廠內(nèi)的土木工程動(dòng)工量方面也比較小，同時(shí)，針對(duì)廠內(nèi)現(xiàn)有沉淀池排泥設(shè)備即管道的利用率也相對(duì)比較高，等同于僅是針對(duì)廠內(nèi)固有的排泥系統(tǒng)之上增設(shè)了一個(gè)輔助性質(zhì)的排泥促進(jìn)功能。

4 污水廠沉淀池排泥方式改進(jìn)方案落實(shí)

通過(guò)對(duì)上述幾個(gè)提出方案的全面性總結(jié)與分析，廠內(nèi)進(jìn)行了會(huì)議分析和方案應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，并在方案制定過(guò)程中，充分與相應(yīng)的設(shè)備生產(chǎn)廠商之間進(jìn)行了細(xì)致的溝通，最終制定了一個(gè)最佳的解決方案，在施工過(guò)程中，現(xiàn)在沉淀池集泥斗中增設(shè)2根空氣管道，即撓動(dòng)管與氣提管，如圖2、圖3所示。

圖2 撓動(dòng)管布置圖

圖3 氣提管布置圖

在撓排泥管外部區(qū)域，設(shè)置撓動(dòng)管，按照?qǐng)A形將其圍住并開(kāi)設(shè)4 個(gè)小放氣孔，規(guī)格為Φ3mm，作用在于提泥之前完成一次短暫的氣體撓動(dòng)，在空壓機(jī)放氣時(shí)，促進(jìn)沉積的污泥能夠在氣提的作用下進(jìn)行翻騰與稀釋。

在氣提管安置時(shí)，主要將其配置于沉淀池排泥管的內(nèi)部，與管底之間的距離控制在20cm，排泥工作展開(kāi)期間，撓動(dòng)管放氣5秒后，氣提管立即放氣，促使管內(nèi)短時(shí)間實(shí)現(xiàn)氣體上升，而此時(shí)稀釋后的污泥必然會(huì)伴隨著空氣的上升而順利進(jìn)入到排泥管內(nèi)隨后流入污泥渠，一個(gè)排泥工作流程循環(huán)完成。

為了保障上述沉淀池排泥方案的順利推擠，進(jìn)行設(shè)備選擇時(shí)，可選用5.5kW 功率的空壓機(jī)，氣壓設(shè)定為0.8MPa，氣量設(shè)定為0.67m3/min。

5 總結(jié)

通過(guò)上述針對(duì)沉淀池排泥方式的改進(jìn)，某污水處理廠現(xiàn)階段的沉淀池排泥系統(tǒng)工作效率得到了極大地提升，運(yùn)行多月以來(lái)并未再次出現(xiàn)排泥堵塞問(wèn)題，此結(jié)果表明，改進(jìn)方案的提出和應(yīng)用均取得了比較顯著的效果，同時(shí)也希冀借此方案的應(yīng)用為污水沉淀池排泥相關(guān)問(wèn)題的解決提供思路。