污水廠沉淀池排泥方式改進探究

袁光海

勝利油田新邦水務工程設計有限責任公司 山東 東營 257091

某污水處理公司，日常所經(jīng)廠的污水主要來自市政污水，處理量在每日15萬噸，廠內所采用的二沉池規(guī)格為71×84m，共兩座。在兩座沉淀池中，分別設置了8條64×10m的沉淀池，溝內液位置主要控制在3.5m，沉淀溝底部區(qū)域，會設置相應的出水、進水端口，前端口與后端口前傾保持在0.5%規(guī)格內。其中，沉淀溝前端位置還會設置兩個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安裝于兩個沉淀溝內，該刮泥機的功率在0.25kW。刮泥機上的刮板運行效率為每分鐘0.6m，集泥斗內DN300排泥管，排泥管兩端分別配置于排泥井內與集泥斗底部區(qū)域[1]。

1 存在問題

正常運行時，由于回流泵連續(xù)運行，各溝排泥溝與沉淀池之間有0.15m左右的水頭，溝內污泥通過污泥回流溝連續(xù)流入泵井。但在運行中，經(jīng)常會發(fā)生堵泥現(xiàn)象，即在運行過程中，某一溝渠中的污泥被刮泥機刮入污泥斗，然后沉積在污泥斗中，無法通過排泥管排入污泥渠。污泥在池底堆積后，沉淀池失去沉淀功能，出水超標。

2 原因分析

（1）流入不均。由于各沉淀溝進水不均，導致沉淀在溝內的污泥量出現(xiàn)偏差，使得在恒定水頭條件下，污泥量較大的溝內污泥難以排出。

（2）排泥不均。每池平行布置8條水溝，根據(jù)回水泵流量控制回流污泥總量。本設計認為各溝間的返泥量由各返泥閘門的開度控制。但本規(guī)程既沒有測量裝置，也沒有目測，即無法判斷污泥排放的均勻性[2]。

（3）系統(tǒng)無自調整功能。在泥漿堵塞的情況下，暢通的水溝因含泥量小而穩(wěn)定，而隨著進水量的增加和污泥的堆積，堵塞的水溝越來越嚴重，即系統(tǒng)本身在這種情況下沒有自我調節(jié)功能。

3 針對某污水廠沉淀池排泥方式進行改進的幾點方案

在某污水處理廠沉淀池排泥方案的改進過程中，全廠技術人員重點研究了不同沉淀溝的閥門開度調整方向。但在具體的調節(jié)操作中，技術人員發(fā)現(xiàn)，調節(jié)閥門后，沉淀池內出現(xiàn)堵塞問題的沉淀溝并沒有得到有效解決，但還有一個問題，即排泥量小的沉淀溝也存在堵塞問題。沉淀溝原有的淤堵現(xiàn)象得到緩解，但經(jīng)過一段時間后，并發(fā)問題再次出現(xiàn)。由于污水排放量過大，工藝運行受到不利影響，說明問題尚未得到根本解決。某污水處理廠技術組經(jīng)過多次試驗和經(jīng)驗總結，發(fā)現(xiàn)單純依靠廠內現(xiàn)有的運行設備和配置設施，并不能完全消除沉淀池的排泥問題。因此，技術組主要提出以下切實可行的改進方案。

3.1 沉淀池增設污泥泵

沉淀池排泥作業(yè)中發(fā)生污泥堵塞時，廠內技術人員首先將污泥泵應用于溶液中，實現(xiàn)輔助排泥。但在實際運行中發(fā)現(xiàn)，污泥斗內安裝小型臨時排泥泵后，污泥泵電流嚴重超標，造成這種超負荷運行的原因主要是受污泥濃度高的影響。針對這一情況，廠內技術人員再次對攔泥溝的排空情況進行檢查，發(fā)現(xiàn)沉淀溝底部沉積了大量固體污泥，超過了沉淀溝的10%，采用原有技術手段無法排放。對此，提出了如下改進方案：在廠區(qū)內增設一臺專用污泥泵，但該方案存在資金投入大的不足。根據(jù)廠內運行的沉淀溝數(shù)量，需要32臺污泥泵滿足資金需求[3]。

3.2 排泥時增設連續(xù)氣提裝置

在沉淀池排泥處理過程中，技術人員沖突的第二個改進方案是在排泥過程中采用連續(xù)氣舉裝置。該方案的應用原理是排泥管底部深入壓縮空氣管。在浮力的作用下，氣泡會上升并充滿排泥管。管道由液體和水混合而成，管外由污水組成，但排泥管內外不連通，連接處位于管底，提升后促進管內泥漿排出。在此期間，由于水蒸氣溶液的密度低于水的密度，低密度的液體會在排泥管中上升。在h高度的水柱壓力下，根據(jù)液相平衡條件，可以發(fā)現(xiàn)水蒸氣溶液會上升到L高度，從而得到以下公式：

式中：p1——污水密度（kg/m3)；p2——排泥管內水汽溶液密度；H——淹沒深度（淹沒率：H/L)；L——提升高度與淹沒深度之和；在計算過程中，當數(shù)值p2L低于p1H時，則代表水汽溶液就能夠在排泥管上升口溢出，從而實現(xiàn)氣提排泥目標。

3.3 將真空吸泥技術引進工作流程中

在改進沉淀池排泥方案的過程中，有技術人員提出先利用廠內現(xiàn)有排泥管，再利用現(xiàn)有排泥管抽泥時引入真空泵，使廠內現(xiàn)有排泥管上部區(qū)域的所有氣孔都能密封，從而在物理環(huán)境中創(chuàng)造真空條件。其次，將真空管與排泥口連接，實現(xiàn)方案的改進目標。從理論上講，該方案確實可以實現(xiàn)，沉淀池底部的污泥可以有效、快速地抽出。但在實際操作中，技術人員發(fā)現(xiàn)，實現(xiàn)真空抽污目標的首要條件是抽污工作的不間斷實施，這大大增加了工作難度。另一方面，當污泥被抽到排泥管出口時，如果仍采用真空抽泥方案進行污水排放，很難實現(xiàn)現(xiàn)有技術的應用。在應用過程中，該方案設備購置投資相對較少，廠區(qū)土建建設也相對較少。同時，廠內現(xiàn)有排泥設備即管道的利用率較高，相當于只對廠內固有的排泥系統(tǒng)增加了輔助排泥促進功能[4]。

3.4 連續(xù)氣提裝置進行排泥

這種方法的基本原理是將壓縮空氣管伸入排泥管的底部，由于浮力的作用氣泡會上升，填滿整個排泥管。管內是氣水混合物，管外是污水，管外是管底連通。排泥管中的泥水被提升。根據(jù)接管原理，水蒸氣溶液的密度小于水蒸氣溶液的密度（一般上升水蒸氣溶液的相對密度為0.25～0.35）。在H高度（排泥管液位以下部分）的水柱壓力下，水蒸氣溶液按液相平衡條件上升到L高度。式中：ρ1H=ρ2L，式中：ρ1為污水密度（kg/m3），ρ2為排泥管中水蒸氣溶液密度，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，水蒸氣溶液即可上升至管口，沿排泥管溢流，氣舉即可正常工作。

氣舉計算公式：立管最小淹沒深度Hmin=（L-H）/（n-1），其中n為密度系數(shù)（2～2.5）。一般H/L≥0.5。風量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（0.35～0.45）。根據(jù)實際情況，排泥管淹沒深度接近7m，提升口低于液位。同時氣舉僅起輔助排泥作用，排泥主要根據(jù)原水揚程保證，約為2m3/min，故不能按上述公式確定汽提風量。由于排泥管底部水下約7m，污泥濃度較高，應根據(jù)較高的壓力選擇氣舉壓力。首先，使用小型空氣壓縮機進行試驗。當0.6MPa壓縮空氣通過直徑10mm的橡膠管到達排泥管底部后，池底污泥迅速上升，流速非?？?，效果非常明顯。

這種方法具有設備投資少、土建改造少的優(yōu)點，也可以利用原有管道進行排泥，只是對原有系統(tǒng)的輔助排泥促進[5]。

4 污水廠沉淀池排泥方式改進方案落實

通過對以上提出的幾個方案的綜合總結和分析，工廠進行了方案應用經(jīng)驗的會議分析和總結，并在方案制定過程中與相應的設備廠家進行了充分的溝通，最終制定出了最優(yōu)的解決方案。在施工過程中，在沉淀池和氣提塔的泥斗上增加兩根風管，即軟管。

柔性排泥管外側設一根柔性管，按圓周圍成一圈，并設4個小氣孔，規(guī)格為Φ3mm。其功能是在污泥提升前完成短時間的氣體扭轉。當空壓機放氣時，沉積的污泥在空氣提升的作用下被翻轉和稀釋。

氣舉管安裝時主要布置在沉淀池排泥管內，與管底距離控制在20cm。排泥作業(yè)中，氣舉管彎曲5秒后立即放氣，促使管內氣體短時上升。此時，稀釋后的污泥會隨著空氣的上升順利進入排泥管，然后流入污泥通道，一個排泥循環(huán)就完成了。

為保證上述沉淀池排泥方案順利推進，設備選型可選用5.5kW空壓機，風壓0.8MPa，風量0.67m3/min[6]。

5 結束語

通過對沉淀池排泥方式的上述改進，現(xiàn)階段某污水處理廠沉淀池排泥系統(tǒng)的工作效率有了很大的提高，運行多月以來沒有再出現(xiàn)堵泥問題。結果表明，改進方案的提出和應用取得了顯著的效果，希望該方案的應用能為污水沉淀池的排泥提供參考，為問題的解決提供思路。