吸泥车集泥系统的改造.doc

平流沉淀池吸泥车集泥系统的改造

摘要：对吸泥车集泥系统出现的吸泥管堵塞现象进行了分析、试验，其主要成因是沉淀池底部积泥的数量增多、密度增加。通过在每一根吸泥管上增设联络孔，增强了吸泥车的排泥能力，使得吸泥车在源水浊度较高时仍然能正常工作。
关键词：吸泥车集泥系统吸泥管
一、前言
铁西水厂是1998年7月建成投产的一座现代化水厂，日供水能力为10万m³。水厂及输水管线总投资2.65亿元人民币，其中利用瑞典政府贷款400万美元，引进先进的工艺设备及技术。主要制水工艺为：源水→加药→静态混合→机械反应→平流沉淀→V型滤池过滤→加氯→清水池→泵房→城市管网。
水处理工艺中的平流式沉淀池分为两座，每座设有一套吸泥车，吸泥车由瑞典PURAC公司提供设计图纸及主要配套机电设备，车架采用国产钢材现场加工并安装，吸泥车在沿池长方向的往复行进过程中，抽吸沉淀池底部泥浆并排出池外。吸泥车的集泥效果直接影响着沉淀池的出水浊度及吸泥车的安全运行，严重时将导致水厂被迫停产，从而影响到水厂的正常供水及人们的正常生活。本人作为维修班班长，主要负责对吸泥车等工艺设备的维护维修工作。
二、集泥系统故障的发现及危害
在实际运行过程中，当源水浊度较低时，集泥系统能运行正常；但当源水浊度较高，超过60NTU时，沉淀池底部积泥会增多，泥水中含泥量增高，这时会发生吸泥管堵塞的现象。而由此导致的危害有：沉淀池中的污泥得不到及时排除；集泥桶中的泥水被抽空，污泥泵空转，导致污泥泵的损坏。
三、对吸泥管堵塞故障的分析
首先，我们对集泥系统的运行原理应有所了解，吸泥车集泥系统的工作原理如下（见图一）：

由图一所示可知：吸泥管顶与集泥桶外的水面有一定的高度差△H。因此，当污泥泵运行时，集泥桶中的泥水通过污泥泵由排泥管排出，集泥桶中的水面下降，造成集泥桶内外水面的高度差而产生水压，沉淀池中的水流带动池底的污泥在水压的作用下通过吸泥管源源不断的流入集泥桶。完成吸泥车的排泥功能。
另外，我们对吸泥管堵塞问题我作了深入地分析，试图找出问题的关键。由集泥系统的工作原理可知，实际上此排泥水的过程就是一个势能转换成动能以及抵消吸水管管道摩擦力及各种摩擦力所消耗的能量的过程。可粗略的用下面的公式来表示：
EQm﹒g﹒△H=EQ\F(mv2,2)+f﹒s
v 如图一中所示的流速
△H 吸泥管顶与集泥桶外液面的高差
f 摩擦力（包含此过程中所有摩擦力）
s 吸水管的长度
下面我们来分析吸泥管是如何堵塞的：当源水浊度增高，泥水中含泥量增高，因而此泥水的粘度增高，由流体动力学可知：液体粘度增高，其流层间的切力（内摩擦力）随着增大。由上面公式可知，因为f增大，而m、g、△H、s都是定值，所以流速v就会减少，从而导致水流带动污泥的能力就会降低。泥水中的污泥在内摩擦力、自身重力、液体与管道的摩擦力等等的作用下沉积到管壁上，而这种沉积现象会越来越严重，从而导致了吸泥管的堵塞。
针对上述情况，我们先从理论上来阐述解决吸泥管堵塞问题的方法。由公式m﹒g﹒△H=EQ\F(mv2,2)+f﹒s可知，因为浊度的增高，不可避免的是摩擦力的增高，也即f的增高，m、g、s都是不可改变的固定值，而单独来改变v是很困难的，所以我们就想到了改变△H。
△H就是吸泥管顶与集泥桶外液面的高差，集泥桶外液面也即沉淀池的水面，当然，这个高度是无法改变的。所以，问题的焦点找到了：改变吸泥管的液位，可以增大流速v，增加水流对污泥的携带能力和冲刷能力。
四、对吸泥管堵塞故障的解决
通过上述分析，如果把吸泥管截短是不合理的，因此想到在吸泥管上开联络孔。这样既能保证在原水浊度较低的情况下的正常运行，又能保证在浊度较高、吸泥管被堵塞时，靠水压的作用冲开堵塞的吸泥管而保证正常运行。
我们分析一下吸泥管堵塞后集泥系统发生的变化：我们来假设当三根吸泥管同时被堵塞时，△H的变化以及吸泥口的压力变化的趋势，再用它们的关系曲线对此作一下定性分析，见图二。

由于吸泥管被堵塞，集泥桶里的水位由于吸泥管上联络孔的存在而下降，从而使得△H增高，从图中△H-P的曲线可以看出，吸泥口处的压力在逐渐增大，最终水压的力量超过了吸泥管中的摩擦阻力，从而污泥被冲开，使吸泥系统正常运行。假设当两根或一根吸泥管被堵塞时，△H-P的曲线的坡度变得比较平缓，这说明冲开污泥的时间加长了，但最终还是能够冲开污泥的堵塞。
由上面的定性分析可知只要吸泥管堵塞，吸水管中的水位就会下降，△H就会增高，水压P就会增大，从而达到冲开污泥，保障集泥系统的正常运行。
现在，我们面临的问题是：联络孔开在何处？开多大？
为了使△H的范围加宽，我们最好开在集泥桶的底部。我们决定在集泥桶内吸水管的下部、靠近污泥泵的顶端处开孔。而联络孔开多大成为了我