大丰水厂斜管沉淀池排泥系统的技术改造

穿孔排泥管是斜管沉淀池常采用的一种排泥形式，其构造简单，投资省且排出泥浆含水率低。特别是中小型水厂，穿孔排泥管往往得以首选。但在大丰水厂运行管理中发现穿孔排泥管孔眼易堵塞，造成斜管沉淀池积泥严重；孔眼清疏困难，必须停产，且排空整池水时间长，浪费大量沉淀水；所采用的排泥阀为普通闸阀，排泥操作劳动强度大，给运行管理带来不便。针对上述问题，笔者分析了斜管沉淀池排泥系统存在的问题，并提出了几点改造措施。
1 穿孔排泥管孔眼堵塞原因分析
①原水中夹带的泥砂的粒径和含量是随河流的水文情况变化而变化的，若原水所含泥砂量增大或泥砂级别变粗，而排泥周期不变，就极易导致穿孔排泥管孔眼堵塞。
② 原水中夹带的各种异物，草根、小鱼、小河螺、塑料纸片或斜管碎片等被吸附在孔眼上，也会很快将穿孔排泥管孔眼堵塞。
③ V型排泥槽夹角偏小，且排泥槽板表面粗糙，导致污泥下滑困难。
④ 穿孔排泥管管身原设计采用的是DN200铸铁管，铸铁管内壁粗糙不光滑，且孔眼偏小。
⑤ 运行中，如果污泥积存的时间过长，穿孔管孔眼附近的泥层含水率减少，流动性降低，而由于沉淀池穿孔排泥管的作用水头是有限的，当含水率低到一定的限度，池内水的静水压力无法推动孔眼附近的泥层时，此时穿孔排泥管孔眼也可能遭堵塞，理论上称“架桥”现象。
2 穿孔排泥管孔眼堵塞易引发的问题
仅仅通过观察排出的水的流量和浓度是很难发现穿孔排泥管孔眼的堵塞。当多个孔眼陆续被堵塞后，而这些被堵塞孔眼所覆盖的区域仍然总有泥粒不断地在沉降下来。于是就形成该区域内的泥浆持续升高，泥位可能升高到斜管内，使斜管的自重大为增加，并形成沉淀区大量矾花上浮，严重时可将搁置斜管的网状托架压塌。
3 排泥系统的改造措施
3．1 扩大穿孔排泥孔眼的直径
理论上讲，穿孔排泥管的孔眼直径越小越容易形成“架桥”现象即自然堵塞。笔者建议穿孔排泥管的孔眼直径宜在原孔眼加以扩大至DN30—40mm。根据水力学原理，穿孔排泥管的孔眼直径不管是设计手册推荐的DN20—30mm，还是扩孔增大至DN30—40mm，在相同的工作水头下，其流速系数变化很小。因此在适当增大孔眼直径以后，穿孔排泥管的开孔率可以不变。通过计算，可以求得扩孔管的开孔数，再根据穿孔排泥管的长度及孔数计算孔距。孔距不宜大于两相邻并平行设置穿孔排泥管的中心距。若扩孔是在原排泥管上进行，则计算可略。在大丰水厂排泥管改造中，将原DN200mm铸铁管改成内壁光滑的DN300mmUPV管，增大过流断面，减小阻力系数，并提高流速，孔眼直径由原来的DN25mm改成DN32mm。
3．2 增大V型排泥槽边倾角
将原钢筋混凝土预制板改成水磨石预制板，并经机械磨光后现场拼装的V型排泥槽边倾角从原来的46o增大为55o，加大了污泥下滑摩擦角度，加之板面平镜光滑，以利于污泥下滑。经观察，改造后的斜管沉淀池的排泥效果明显改善。
3．3 增设压力喷咀以松动结泥层
在穿孔排泥管上方5 cm-—10cm架设一根DN25mm的镀锌钢管，沿钢管下方呈90度加焊小喷咀。喷咀沿水平线均布，在准备打开排泥阀门前，先打开DN25mm的镀锌钢管上的进水阀门使喷咀冲刷搅动几分钟后，利用喷咀冲力将孔眼周围及附近的污泥层进行松动，这时孔眼附近的污泥层会产生变化，含水率增加，流动性恢复。小喷咀喷出来的压力水具有相当的冲击力，使原来的污泥层及孔眼形成的堵塞“架桥”被破坏，污泥水等一并进入管内，被排出池外。
3．4 增设排泥活门装置
增设排泥活门装置的目的是：缩短停池放水时间，增大排污泥和排水量，使每次停池清疏积泥工作更为快捷彻底。其结构见图1。闸门座是带有一条半圆形缝隙的钢管套，其内径为排泥管外径与间隙之和。排泥活门闸门座与穿孔排泥管之间采用膨胀水泥接口。门座的作用是固定闸门板，并将闸门板安装于穿孔排泥管之上。闸门板是圆形钢板外包橡胶板，为减小开启所需空间，采用吊环手拉式，沿门板槽上下开启。对排泥活门的要求是：沉淀池正常运作时闸板严密，停池清疏时开启方便迅速，制作安装简单。排泥活门的长宽尺寸不影响穿孔排泥管正常工作，且造价低，实用，效果很好，停池放水排泥时间缩短为原来时间的三分之一。仅放空洗池自耗水量每年就可节约十多万吨水量，而且大大减轻了工人劳动强度和停池清疏工作量，提高了池子的利用效率，确保了供水期安全生产，增加了产水量。示意 如图1：


3．5 改进原普通低压闸阀
若将原水厂排泥阀由手动的普通低压闸阀改造为手动蝶阀或电动蝶阀。购置手动蝶阀一只约1200元。而采用原普通低压阀改装成手动杠杆式快开排泥阀，每只改造成本计84元左右。二组沉淀池16只低压闸阀改造后约需1344元，这对中小水厂来说改造后节约资金是可观的。未改造前要完成打开，关闭每个排泥闸阀的过程操作工须用力来回旋转近60圈，劳动强度大。而改造后的手动杠杆快开排泥阀（见图2）只要把杠杆轻轻向下一压，排完污泥后向上轻轻一抬杠杆即可。

4 结束
经反复论证的大丰水厂斜管沉淀池排泥系统改造方案是切实可行的。改造后4年多的运行。实践证明，斜管沉淀池排泥系统排泥顺畅，产水量提高，自耗水降低，水质明显提高；改造前每月停池清疏一次，现在只需一个季度进行一次。

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