浅谈消化池搅拌器的安装工艺技术

刘伟

当前，随着我国经济的快速发展，对环境的保护问题越来越引起国家及地方政府的高度重视，其中城市污水处理是环境治理工作的重点之一，污水处理厂的投资在逐步加大。在污水处理过程中，污泥消化处理工艺越来越受到多方重视。目前，设计消化池的大型污水处理厂也在逐渐增多。一般日处理20万吨的污水厂所设计的消化池单池容量为8000～10000m3；日处理50万吨以上消化池的单池容量在10000m3～14000m3。大型消化池的污泥搅拌方式可以采用沼气搅拌或者机械搅拌。对于大多数机械搅拌的消化池，尤其是单体体积大于10000m3的消化池来说，消化池搅拌器的安装是整个泥区设备的安装重点和难点。

消化池搅拌器及其配套的附属设备和备件具有设备多、预埋件多、设备价格高等特点。消化池搅拌器的安装需要和其他工序相互配合，牵涉到的协作单位多、交叉作业多，如果某个环节没有考虑到，可能会给以后的工作造成极大的不便。同时，搅拌器的安装质量和精度都有严格要求，不得出现安装质量缺陷，因为良好的搅拌可提供一个均匀的消化环境，是得到高效消化效果的前提，完全混合搅拌可使池容100%得到有效利用，但实际上消化池有效容积一般仅为池容的70%左右。对搅拌控制不当或搅拌器安装质量有缺陷可使消化池的有效容积降至实际容积的50%以下。大量污水处理厂的运行数据证明，搅拌是高效消化的最关键操作，因此有必要对我公司承接的武汉三金潭污水处理厂（30万吨/日）设备安装工程中消化池搅拌器的安装工艺进行归纳和整理，方便同行们今后在消化池搅拌器安装过程的项目施工及管理。

武汉市三金潭污水处理厂设计卵型消化池2座，单池容量14000m3，池高44.6米，采用机械搅拌方式。

消化池本体为纺锤形结构，消化池搅拌器大部分安装在消化池内，仅有和联轴器连接的部件以及油泵在消化池外；联轴器和电机依次安装在搅拌器上，搅拌器依靠三个定位螺栓同消化池池顶突出的牛腿联结进行支撑。

消化池搅拌器的导流筒自下而上从消化池的底部一直安装到距离规定液面约600～700mm处，导流筒安装后的高度根据消化池的高度不同，最高可以达到40m。搅拌器的叶轮从上部深入导流筒内约300～400mm。导流筒采用球墨铸铁材质，导流筒之间采用法兰联接，依靠螺栓固定。导流筒依靠两层8根不锈钢拉索进行固定，拉索一头和导流筒进行连接，另外一头和预埋在消化池内侧的预埋件进行连接固定。

搅拌器的电气控制设备一般情况由承包商或业主提供。包括现场防爆控制箱，软启动柜（针对于22kw以上的电机），控制柜（其内容，原理图和注意事项将单独进行阐述）。

搅拌器安装的重点和难点

消化池搅拌器的安装是泥区设备安装的重点和难点工程。导流筒在消化池内进行垂直组装，组装高度一般在30～40米；导流筒在池内、外吊装的安全性要求很高，要求吊装前有详细可行的安全吊装方案。安装在消化池顶部搅拌器的叶轮外沿和导流筒上部内侧之间的距离仅为5mm，因此安装精度要求较高。同时考虑到消化池在运行后，设备基本不能再进行调整和更改，因此对于安装的质量要求高。基于以上两个方面，一般消化池搅拌器的安装需要设备供货厂家的专业技术人员到现场进行安装指导，并对于安装工程进行全程记录。

安装重点：搅拌器支座定位、支座水平度测量，导流筒垂直度测量定位，搅拌器的吊装就位、调整、固定安装、二次灌浆处理；

安装难点：导流筒拉索的安装，搅拌器的安装

安装方法：

（1）支座定位：利用消化池顶部牛腿找中；

（2）支座水平度：框式水平仪找平；

（3）导流筒垂直度：多功能垂直矫正器调整；

（4）拉索安装：拉力计和框式水平仪进行安装；

（5）搅拌器安装：利用千斤顶和框式水平仪同时进行搅拌器的调整定位和水平矫正。

施工准备：

消化池搅拌器需要安装的部件很多，安装时需要快速、高质量地完成部件的安装，安装工作需要供货厂家技术人员进行现场指导，往往厂家技术指导时间有限，因此安装单位的施工前期准备工作是搅拌器安装过程中十分重要的环节。

（1）熟悉设备技术资料

首先，安装单位技术负责人或项目经理需要认真阅读设备的相关资料，并且根据设备资料编制施工组织计划和施工安全操作章程，并且提交给相关单位和设备厂家审查。

（2）工机具和施工人员准备

根据搅拌器安装要求和现场实际施工条件，组织施工设备工机具进场；制订工程进度计划，合理组储备施工技术人员和各工种施工人员。

（3）导流筒的检查

国内目前还没有离心浇注一体法兰铸铁管的场所，铸铁管上的法兰同铸铁管需要采用焊接联接，法兰制作处理不当就无法保证法兰面的水平度，而一旦水平度不够，将会直接影响导流筒的垂直度，导致设备运行时导流筒震动。因此在导流筒出厂时，需要有专业的人员到生产厂家去进行法兰平整度的检查，如果平整度达不到要求则需要在车床上再车一遍，直到合格为止。关于法兰平整度的资料需要保存以便提交给监理备案。导流筒的标注为：带有法兰的导流筒遵循标准DIN28611，法兰的标准为DIN28604 PN10。导流筒的壁厚一般要求为19.6mm（国内最多能做到16.8mm），导流筒的外侧为沥青图防腐层，导流筒内侧粉刷有混凝土抹面防腐。

（4）预埋件的埋设

导流筒的预埋件有拉索的预埋件，一般设计8块预埋钢板；搅拌器支腿的预埋件，共3块预埋钢板。预埋件的埋设工作需要安装单位或设备生产厂家进行指导、土建单位埋设。预埋件埋设时需要向土建单位交待预埋件的位置，埋设的方向以及其他注意事项。预埋件需要同消化池内的钢筋焊在一起，预埋件上的螺丝孔需要在浇灌混凝土之前利用泡沫或报纸填充，防止螺丝孔内进入混凝土。由于预埋件埋设时间和设备安装时间有时相差时间很长，因此预埋件在浇筑之前需要用明显的标志标出，以便在今后的安装工作中能够便捷的找到预埋件方位。

（5）脚手架的搭设

脚手架可以借用土建公司的脚手架或者由安装公司自行搭建脚手架。如果借用土建公司的脚手架时，需要根据设备安装要求对土建脚手架进行局部改造以满足设备安装要求。如果不满足，则需要考虑增加或减少脚手架，同时考虑不影响土建单位的施工或脚手架的安全结构；如果会有所影响，则需要考虑采取什么措施可以解决困难。到土建脚手架条件不允许时，需要安装单位自行搭设脚手架，搭设前要编制方案，确定脚手架搭设的方式。搭设方式一般采用十字搭设，十字方向为预埋件的埋设方向，中心为6x6-2x2米见方的塔井，塔井外边长6米，内侧留有2米见方的天台。十字搭设利用斜杆相互固定。脚手架的搭设需要满足国家相关标准，并且经过仔细的计算，计算书提交给监理备案，保证安全。

（6）吊装设备

吊装设备可以采用塔吊或汽车吊。但是究竟是使用塔吊还是汽车吊？要根据施工现场的条件、吊车的活动范围、起吊重量，起吊高度、吊装成本等进行综合考虑；在安装之前需要吊车司机到现场进行实地察看，研究具体的安全吊装方案。

（1）如果选用塔吊（三金潭污水厂选用）：

A、塔吊的高度是否合适？塔吊的高度需要考虑消化池的高度，设备的高度，以及最高荷载下，塔吊是否有足够的起升高度；

B、塔吊的服务半径是否合适？塔吊的起吊位置，消化池的吊装位置是否在塔吊的服务半径内；

C、塔吊的荷载是否合适？塔吊是否能够将相关重量的设备吊装到相关的地点；

D、塔吊的作业是否有局限？塔吊是否是同其他单位一同使用？使用的时候是否有冲突？在使用塔吊的时候是否会出现极端天气，尤其是狂风，暴雪，暴雨等因素；

E、塔吊的租用费用是否可以接受？如果租用正在厂区内使用的塔吊，则租借的费用应当远远小于租用汽车吊的费用（根据2008年武汉项目的情况，塔吊一个月的费用为3万元人民币，土建单位按月收取3.6万人民币）；

（2）如果选用汽车吊：

A、汽车吊的起吊高度，重量和服务半径是否合适？汽车吊的数据可以参阅相关的规范；

B、汽车吊的作业面是否满足要求？地面是否有足够的地方？地面的硬度是否合适；

C、是否可以在当地租用到相关的汽车吊（例如150吨汽车吊在某些小城市无法租用到）？汽车吊进场是否可行？汽车吊的宽度，进场的地面，汽车吊进程的路线应当事先查明，最好是要求汽车吊的租赁公司现场踏勘，选择多少吨的汽车吊，以及现场的条件是否具备；

D、一般汽车吊的费用较塔吊要高。尤其是选择超过50吨以上的汽车吊，费用十分昂贵（根据2008年武汉市场价格：100吨汽车吊：10000元/台班，80吨8000 /台班，50吨3000元/台班，出场费和过路费单算，因此汽车吊的价格必须在吊车租赁公司到场勘查后进行报价）；

7、照明设施

消化池内安装需要设置照明设备，一般说来4～6盏100瓦的碘钨灯即可满足要求。

8、现场条件

设备转运到消化池附近的道路需要能够承受转运车辆和设备的重量路基。设备的装卸区域需要留有足够的空间供吊车作业，以及车辆进出场的情况。

9、人员

8名熟练的安装工人，不包括塔吊司机。安装人员中需要有设备调平的工程师、技术娴熟的起重工、合格焊工。

10、施工主要机具

千斤顶，力矩扳手，防水植筋胶，钢丝绳切割刀，手拉葫芦，螺丝润滑脂，铅垂，框式水平仪，丝锥，电动磨光机，电焊机等。

11、基础复测与放线

（1）基础复测与放线工作应当在消化池设备安装前至少10天前进行。基础复测应当会同业主及监理工程师一起进行，对土建基础进行复测，并且对复测内容、结果进行记录和签字认可。复测的主要内容有：消化池底部尺寸、消化池底部是否平整、消化池底部是否已经清理干净、池底有无渗水的现象、消化池底部的基点、消化池顶部地面标高、消化池顶部预埋件顶标高、消化池预埋件之间的相对位置、如果有条件还可以测量拉索预埋件的标高、预埋件的位置等等；设备基础的质量经检验应符合现行国家标准钢筋混凝土施工及验收规范的规定。并有验收资料或记录（基础复测表）。

（2）设备基础表面、地脚螺栓和预埋件螺栓预留孔中的油污、碎石、泥土、积水等均应清除干净。

（3）消化池内部裸露的钢筋，模板等等物体需要清理干净（避免在搅拌器安装完后再清理时，这些杂物掉到钢索上损坏钢索，同时避免发生安全事故）。

（4）工程技术人员应熟悉施工图及使用说明书，按施工图中的基础图进行设备安装的施工放线，对不符合设备安装要求的基础部位及时提出并加以处理。

（5）中间交接记录：在业主、监理、土建单位参加下检查完毕后，做后检查记录，让参加单位各方签字后送资料室保存，并交监理工程师备案。

12、设备开箱检查

设备的开箱，应会同设备厂家、设备安装单位，监理单位和业主一同进行。开箱时按装箱单清单中所列项目进行逐一核对、检查，并做好记录；重点检查是否有缺件、设备是否有碰伤、变形、锈蚀及损坏情况等；对设备的包装和外表进行详细检查并且进行现场照相记录；在开箱的同时最好进行设备的安装技术预交底，由供货厂家向安装单位对照图纸说明主要部件和主要配件，同时对于安装中的易出现的问题加以强调说明并提交文字记录。在明确设备安装具体位置并记录后分类保存，为日后的设备安装提供良好条件。整个检查工作完成后，及时将设备包装防护好，以免设备淋雨、碰撞、防碰撞及防盗等。

13、脚手架搭设

（1）用于搅拌器及配套设备安装施工的脚手架为钢制扣件脚手架，脚手架的搭建一般分包给具有专业资质的公司搭建，脚手架搭建的人员需要有从业资格。在脚手架搭建之前需要脚手架公司到施工现场进行踏勘，测量位置并且编写脚手架施工方案和脚手架搭建受力计算书，确保搭建安全和设备安装安全。施工方案和计算书需要提交给监理和业主审核批准。

（2）脚手架的搭设需要严格按照我国有关脚手架搭建的规定《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范（JGJ130-2001）》执行。在施工之前需要检查架子工的从业资格证书、安全设备是否齐全和有效，并进行施工前安全教育。在架子工施工期间，池内严禁其他单位进行交叉作业。

（3）脚手架搭建的要求：

a） 每段导流筒的法兰之下1.5米处铺设安装面。安装面的铺设应当为两层踏板，两层踏板应当互相垂直放置。

b） 工作面的尺寸为3×3m到6×6m，中心开孔的尺寸为1.5×1.5m到2×2m。尺寸的选择主要还是根据导流筒的尺寸和安装方面程度来考虑的。

c） 伸展臂从中心塔架到消化池池壁，伸展臂不能依靠在消化池墙体或预埋件上。伸展臂的重量应当依靠脚手架本身支撑。

d） 为了满足二次灌浆的要求，脚手架需要搭设到至少消化池顶坡口之下1米处。

e） 如果架子高度超过1.8m， 则需要在底部加强支撑；

f） 脚手架的材料主要通过消化池底部的人孔运输，在人孔和塔架之间需要搭设走道板。

g） 走道通道的净距需要超过2米以方便安装人员的作业。

h） 脚手架如何和塔体（池壁、池底）接触，需要用垫片将脚手架和塔体分开。塔体不应承受脚手架的重量。

i） 导流筒的安装管井四周需要搭设爬梯，爬梯旁用栏杆围住。

脚手架的搭建需要参照DIN4420第一部分VBG37。如果脚手架的搭设时间超过4个星期，则需要重新进行安检查和安全评估。

由于脚手架同预埋件之间的角度为90度。因此没有必要搭设满堂架，只需要在预埋件的方向上搭设从下而上，宽度为1.5米宽的脚手架即可。在 通向预埋件的位置安置踏板，并安装栏杆。

如果不借用土建单位的脚手架，安装公司重新搭建脚手架的时间一般为10～13天时间。

如果需要土建的脚手架，则需要供货厂家和安装公司一同对土建的脚手架进行检查、安全和适用性评估，进行必要的调整以满足设备安装要求。

预埋件的位置应当在从导流筒法兰到预埋件之间的走道正中，走道顶面应当比预埋件的标高低1.2米，以便操作人员能够进行绳索的拉伸。钢丝绳索的路线不得物体阻碍，如有阻拦则必须将阻隔物切除以避免影响钢丝拉紧强度。

14、导流筒底座安装

底座的安装在池体内底部进行。首先将底座按照图纸要求与支架连接在一起。底座的就位和调平为导流筒安装的重点和难点。首先需要确定底座的中心位置。包括底座的中心位置和底座的支腿位置。底座的中心位置由消化池顶部预留孔的中心位置确定。具体方法是依照消化池池顶3块搅拌器支座预埋钢板的位置来确定消化池池顶预留孔的中心，然后由此中心吊一个线锤直到消化池底部。此线锤指示的点即为底座的中心点。

将组装好的底座中心移至和线锤中心一致的位置，误差不能超过1mm。

然后需要对底座进行调平。安装调整调平螺栓，在螺栓底部垫入钢板，框式水平仪放置在底座法兰上。调整三个支腿上的调平螺栓，直到框式水平仪在三个边上的水平度在0.1mm之内。

上述工作就绪后开始钻孔，安装化学螺栓。待化学螺栓凝固后，将支腿上露出的调平螺丝切除，并且用混凝土浇灌消化池底，使混凝土盖住支腿。

15、导流筒（搅拌轴）的安装

导流筒安装在底座上，自下而上进行安装。根据消化池设计的不同，导流筒共有n节，每节长x米，每节重y吨。导流筒可以在池外先期组装2～3节（根据现场吊装条件定，主要看吊车是否有足够的能力将组装后的导流筒吊装到池内相应的位置），再吊入消化池内，或者在消化池组装。如果采用组装的方式，则组装时用粉线调节其直线度，直线度调节好后，再用吊机吊装至池体内安装。每次吊装均需要1名专业起重工在消化罐顶鸣哨指挥，池体外需1名起重工配合捆绑导流筒，池内另需3～4人在设备就位后安装法兰联结螺栓，安装螺栓时需要配备力矩扳手。螺栓在安装之前必须涂抹油质，否则螺栓可能出现滑丝或咬死的现象，严重影响法兰的垂直度。

当导流筒安装到拉索处时，需要在预埋件上安装配一对滑轮。每一层有四根钢索。钢丝绳分别从法兰和配对滑轮穿过，两头用吊钩拉住。吊钩挂在拉力计上，拉紧钢索，当拉力计的读数达到规定读数时，将钢索用胶布紧紧缠住。一个小时后，再观察拉力计的读数是否有变化。如果变化幅度在规定允许范围之内后，用卡环钢索卡住，去掉拉力计。拉索需要对称拉紧，一边调整拉索的拉力，一边需要调整导流筒的垂直度，直到符合要求为止。

16、搅拌器本体及电机的安装

设备供货方式有搅拌器和电机整体到货的，也有搅拌器和电机分开到货然后在现场组装的；搅拌器重3.5吨，电机0.80吨；使用吊装导流筒的起重机把设备吊装就位后，在调节螺栓之下垫入钢垫（在吊机的配合下进行），利用调解螺栓调整其水平度及垂直度，用千斤顶进行微调、缓慢地移动搅拌器，使叶轮能够进入导流筒内，并且叶轮的外沿同导流筒内壁的净距在5mm之内，搅拌器的叶轮在手动旋转时没有任何阻碍。在其符合安装要求后， 焊死调解螺栓、钢垫板和预埋件，切断露头的调解螺栓头。然后可以安装联轴器和主电机（分开到货的设备）。最后，进行搅拌器本体的二次灌浆。值得注意的是二次灌浆的混凝土的强度需比原混凝土的强度高一标号，且灌浆用的混凝土采用不膨胀混凝土，以免在混凝土凝固收缩后出现缝隙。灌浆后一周后可以拆除底模；后续工作是测试电机、通电试运转。