内置式刮吸泥机在改性污水沉降罐中的应用

内置式刮吸泥机在改性污水沉降罐中的应用成果背景介绍：纯梁首站实施污水改性处理，日处理污水在20000方左右，日产生干化污泥在30~40吨，我厂最初采用的是带滑泥坡的“射流负压排泥装置”即通过离心泵将高压水送入沉降罐内的射流泵进口，依靠射流泵产生的负压将射流泵周围的淤泥吸出进入排泥管线，排放到刮泥池。此负压排泥装置为树状布置随着沉降罐使用时间的推移，射流负压排泥装置受结垢、腐蚀等影响排泥效果越来越差，一次沉降罐泥沙淤积，导致二次沉降罐泥沙量增加从而影响水质，使得悬浮物指标不达标。通过安装内置式刮吸泥机，使一次沉降罐排泥效果变好无泥沙淤积。二次沉降罐水质达标，消除了悬浮物指标不达标的影响，确保了污水水质合格回注。关键词：内置式污水排泥装置刮泥机水质应用、一、工艺现状纯梁采油厂目前污水处理采用“污水改性处理工艺”，即通过投加复合碱使原本为弱酸性的污水变为弱碱性水，从而去除污水中的浮油、杂质、降低污水中的细菌含量从而降低污水的腐蚀速率。此项工艺的弊端为“污泥产生量大”，污水一次沉降罐的复合碱污泥沉积速度较高，目前纯梁采油厂首站日处理污水在20000方，日产生干化污泥在30~40吨。一次沉降罐的排泥是影响污水水质的关键环节，一次沉降罐为3000方一座，每米容积为280m3.2000方一座每米容积为193m3,按日产生的干泥量40吨计算，在不排泥的情况下，每天产生的泥量可造成3000方罐泥高增加20~30厘米；2000方罐泥高增加40~50厘米，因此必须及时清除沉积在一次沉降罐内的积泥。复合碱流程示意图图一排泥排泥排泥排泥排泥来水混合反应罐3000方一次罐2000方一次罐2000方二次罐2000方二次罐1000方1000方刮泥池板框式压泥机泥浆泵污水回收泵我厂最初采用的是“射流负压排泥装置”即通过离心泵将高压水送入沉降罐内的射流泵进口，依靠射流泵产生的负压将射流泵周围的淤泥吸出进入排泥管线，排放到刮泥池。此负压排泥装置为树状布置（见图二），在圆周方向设置四组射流排泥管线，射流负压排泥器按一定的间距排列，每两个排泥器之间的距离约为70厘米，射流负压排泥器需要高压水产生需要的负压，因此离心泵的流量和扬程都较高，流量100m3/h,扬程150米，配用功率55kw,射流泵每6小时进行排泥一次，每次排泥60分钟，每个罐的4组排泥装置顺序运行，刚刚启动射流泵时排泥效果较好泥沙量在1%左右，接近排泥时间末端泥沙量降到0.4~0.5%左右，每次排出泥水量在150~200方左右。改性后的污泥一旦沉积下来，其流动性较差。如何让沉积下来的污泥流动到排泥口处排出罐外，这是解决沉积污泥外排的关键，为此我们在每圈射流管之间加装了三角形的滑泥坡。经过一段时间的运行，罐内的射流负压排泥装置的吸泥管（15~20mm），发生结垢堵塞现象，严重影响排泥效果，不得不进行排泥器的清理和更换，按罐内的积泥速度计算，6小时的污泥沉积约10厘米左右，沉泥量和沉泥密实度射流泵的负压吸力可以满足需要，但射流负压排泥器的布置影响了排泥效果，排泥器型号一样，工作状况一致，树枝状布局使得离主管线近的排泥器压力高吸力大排泥效果好，末端效果较差，久而久之形成密实度较高的积泥，影响排泥。随着积泥高度的变化污水中悬浮杂质含量升高水质变差，严重时悬浮物含量高达300mg/l，这时就需要进行一次沉降罐的清沙（除泥）工作。射流负压排泥装置在我单位（纯梁首站）使用2年，更换排泥器一次，清罐4次，平均半年进行一次清罐工作，使用效果不佳。负压排泥装置示意图图二上层为射流管，下层为排泥管上层为射流管，下层为排泥管射流排泥器射流排泥器既然沉积下来的污泥不能流动，是否可以让排泥口动起来？就像用软管抽鱼缸中的杂质一样，哪里有杂质就把软管伸到哪里。或者让排泥口在罐内转起来，消除排泥口远端不能流动的污泥无法排出的弊端。二、新工艺的应用2010年底引进“内置式旋转刮吸泥机”在首站污水2000方一次罐刮吸泥砂应用。该装置由设置在罐外壁的“电机及减速机构；传动轴；中心旋转体涡轮蜗杆机构；刮泥器；排泥管线”等组成。按照排泥、待泥、排泥的流程在PLC程序控制器的控制下循环往复运行。工作过程：通过自动控制设置的启动按钮，信号经过可编程控制器PLC处理后，控制电机及与排泥管连通的电动蝶阀同时开启，排泥工作开始。动力经过摆线针轮减速机、链轮、链条等驱动传动轴工作，通过传动轴上的蜗杆与中心转动体上的蜗轮构成的这对传动副，驱动中心旋转体中的旋转体工作。这时旋转体带动刮吸泥装置作平面圆周旋转运动。刮吸泥装置中的推泥板缓慢推动罐体底部的污泥集中于各吸泥口，污泥经吸泥口吸入吸泥管并进入中心旋转体，通过与中心旋转体中的固定体相通的排泥管、已开启的电动阀门含泥污水进入罐外的污泥池。在刮吸泥装置平面旋转360度后，自控装置发出自动停机信号，电动机停止运转，与排泥管相通的电动蝶阀自动关闭，完成排泥工作并进入待机流程。设定待机时间到，在程序的自动控制下，排泥流程又重新开始。通过两年多的使用，其排泥效果良好，罐内无排泥死角无过高积泥现象，一次沉降罐后检测机杂含量≤30mg/l水质较好。该装置按程序自动运行，每6小时自动开启一次，刮泥机自动运行一周需时间20分钟，为静压自排泥，排出泥水量30方/次左右，泥沙携带量较高达到2%以上，排出水量较负压排泥装置少，回收水量降低。三、成果应用情况安装上该装置后，在日常管理中，我们严格落实泥高变化的检查，定时对沉降罐的各个检测（观察）点进行泥高的检测和记录，每次排泥完成后罐内沉积污泥的泥高始终保持在50厘米左右，即排泥口的下方位置。当发现泥高变化较大，立即手动进行加密强制排泥作业，防止出现积泥过高现象。同时加强一次沉降罐水出口的水质检测，发现机杂含量升高水质变差时，一方面加强排泥，一方面检查复合碱的投加情况是否发生变化，提早进行水质监控。运行中出现两次减速机壳体断裂造成刮泥机停运。分析原因，一是刮泥机启动转矩过大，减速箱材质（铸铁）在装配和铸造过程中有瑕疵，应力过大导致断裂。减速箱动力与刮泥机力矩校核不匹配使得应力过大。二是程序控制的电磁阀与减速箱电机，同时送电和断电没有提前和滞后的区别，在每次停止时，刮泥板将部分积泥推到某个位置，此时断电，电磁阀关闭，积泥无法排出。当程序再次启动，刮泥机除要克服自身的力矩外，还要克服上一次刮泥板所堆积的淤泥的影响，在此额外力矩的影响下，刮泥机旋转一周将比设定的时间需要更长一点，从而使积泥的密实度增加。针对以上两点分别优选了摆线针轮减速机；调整了刮泥机运转一周的时间延长一分钟，同时将排泥口电磁阀的开启和关闭时间，提前和滞后各10秒钟以消除“在每次停止时，刮泥板将部分积泥推到某个位置淤积的弊端”。这两个问题消除后，至今内置式刮吸泥机运转正常，排泥效果良好。内置式刮吸泥机同其他排泥方式比较，具有如下几个优点：1、对数刮泥、吸泥装置，刮吸泥效率高，排泥工作无死角。2、操作简单，可实现远程控制和自动刮排泥。3、设有过载保护装置、运行平稳可靠。4、整套设备安装在沉降罐底部，因转速缓慢，匀速运转，推集淤泥为蠕动态，不会造成淤泥的搅动，只要刮吸泥机工作周期稳定，不会产生淤泥板积现象操作维护方便。5、采用静压排泥方式，无需外部动力，能耗低。6、排出液量是其他方法排出量的1/3-2/3。四、经济效益分析改造后，我们将射流负压排泥装置与内置式旋转排泥装置进行了对比排泥工艺比较（以单台2000M3改性水沉降罐为例）内容射流负压排泥装置内置式旋转排泥装置对比电器功率（KW）551-54设备耗电费（万元/年）5.320.029-5.29一次排泥所需时间（分钟）6020-40一次排泥水量（方）15030-120全天排泥水量（方）(次/天)600(4次/天)120(4次/天)-480提升水电费（万元/年）2.84700.5694-2.2776排泥液含泥浓度1.2％2％好排泥死角有无好清罐次数4无-4清罐费用（万元/年）3.2无-3.2停用天数（日/年）28无自控装置有有投资费用（万元）3035+5全年合计（万元）11.3670.5984-10.7686备注：⑴装置费用射流负压排泥装置30万元/套内置式排泥装置35万元/套⑵设备电费射流负压排泥：365天×55（kw）×0.85(功率因数)×4（小时/天）×0.78（元/度）=53238.9内置式排泥：365天×1（kw）×0.85(功率因数)×1.2（小时/天）×0.78（元/度）=290.39⑶由沉淀池提升1方水电费为0.13（元/方）⑷提升水电费a.射流负压排泥：600（方/天）×0.13（元/方）×365=28470元；b.内置式排泥：120（方/天）×0.13（元/方）×365=5694元。⑸清理沉降罐内淤泥（8000元/次）。a.射流负压排泥每年清罐四次；4X8000元/次=32000元；b.内置式排泥：无通过对比，我们不难看出改用内置式刮吸泥机后，污水罐的排泥过程不再需要大功率的电力设备提供额外的冲击动力。同时提升泵的提升水量明显降低，电力消耗同样降低，而且设备维护简单，只有罐外设置的1KW电动机和摆线针轮减速机，维护成本较两台55KW离心泵降低很多，而且通过PLC控制的内置式刮吸泥机可以自动运行，不需人为干预，极大地降低了操作工人的劳动量和强度。经济效益：其运行中的直接费用如电力消耗、清罐费用等比射流方式节约了10.8万元，照此计算，仅用三年半就可收回投资。目前我大队所管理的纯梁首站已安装4台PLC控制的内置式刮吸泥机，与射流负压排泥装置相比年节约4X10.8=43.2万