污水厂沉淀池排泥方式改进探究

袁光海

胜利油田新邦水务工程设计有限责任公司 山东 东营 257091

某污水处理公司，日常所经厂的污水主要来自市政污水，处理量在每日15万吨，厂内所采用的二沉池规格为71×84m，共两座。在两座沉淀池中，分别设置了8条64×10m的沉淀池，沟内液位置主要控制在3.5m，沉淀沟底部区域，会设置相应的出水、进水端口，前端口与后端口前倾保持在0.5%规格内。其中，沉淀沟前端位置还会设置两个5×5m深度为4m的锥形集泥斗，并分别将一套非金属链板式刮泥机安装于两个沉淀沟内，该刮泥机的功率在0.25kW。刮泥机上的刮板运行效率为每分钟0.6m，集泥斗内DN300排泥管，排泥管两端分别配置于排泥井内与集泥斗底部区域[1]。

1 存在问题

正常运行时，由于回流泵连续运行，各沟排泥沟与沉淀池之间有0.15m左右的水头，沟内污泥通过污泥回流沟连续流入泵井。但在运行中，经常会发生堵泥现象，即在运行过程中，某一沟渠中的污泥被刮泥机刮入污泥斗，然后沉积在污泥斗中，无法通过排泥管排入污泥渠。污泥在池底堆积后，沉淀池失去沉淀功能，出水超标。

2 原因分析

（1）流入不均。由于各沉淀沟进水不均，导致沉淀在沟内的污泥量出现偏差，使得在恒定水头条件下，污泥量较大的沟内污泥难以排出。

（2）排泥不均。每池平行布置8条水沟，根据回水泵流量控制回流污泥总量。本设计认为各沟间的返泥量由各返泥闸门的开度控制。但本规程既没有测量装置，也没有目测，即无法判断污泥排放的均匀性[2]。

（3）系统无自调整功能。在泥浆堵塞的情况下，畅通的水沟因含泥量小而稳定，而随着进水量的增加和污泥的堆积，堵塞的水沟越来越严重，即系统本身在这种情况下没有自我调节功能。

3 针对某污水厂沉淀池排泥方式进行改进的几点方案

在某污水处理厂沉淀池排泥方案的改进过程中，全厂技术人员重点研究了不同沉淀沟的阀门开度调整方向。但在具体的调节操作中，技术人员发现，调节阀门后，沉淀池内出现堵塞问题的沉淀沟并没有得到有效解决，但还有一个问题，即排泥量小的沉淀沟也存在堵塞问题。沉淀沟原有的淤堵现象得到缓解，但经过一段时间后，并发问题再次出现。由于污水排放量过大，工艺运行受到不利影响，说明问题尚未得到根本解决。某污水处理厂技术组经过多次试验和经验总结，发现单纯依靠厂内现有的运行设备和配置设施，并不能完全消除沉淀池的排泥问题。因此，技术组主要提出以下切实可行的改进方案。

3.1 沉淀池增设污泥泵

沉淀池排泥作业中发生污泥堵塞时，厂内技术人员首先将污泥泵应用于溶液中，实现辅助排泥。但在实际运行中发现，污泥斗内安装小型临时排泥泵后，污泥泵电流严重超标，造成这种超负荷运行的原因主要是受污泥浓度高的影响。针对这一情况，厂内技术人员再次对拦泥沟的排空情况进行检查，发现沉淀沟底部沉积了大量固体污泥，超过了沉淀沟的10%，采用原有技术手段无法排放。对此，提出了如下改进方案：在厂区内增设一台专用污泥泵，但该方案存在资金投入大的不足。根据厂内运行的沉淀沟数量，需要32台污泥泵满足资金需求[3]。

3.2 排泥时增设连续气提装置

在沉淀池排泥处理过程中，技术人员冲突的第二个改进方案是在排泥过程中采用连续气举装置。该方案的应用原理是排泥管底部深入压缩空气管。在浮力的作用下，气泡会上升并充满排泥管。管道由液体和水混合而成，管外由污水组成，但排泥管内外不连通，连接处位于管底，提升后促进管内泥浆排出。在此期间，由于水蒸气溶液的密度低于水的密度，低密度的液体会在排泥管中上升。在h高度的水柱压力下，根据液相平衡条件，可以发现水蒸气溶液会上升到L高度，从而得到以下公式：

式中：p1——污水密度（kg/m3)；p2——排泥管内水汽溶液密度；H——淹没深度（淹没率：H/L)；L——提升高度与淹没深度之和；在计算过程中，当数值p2L低于p1H时，则代表水汽溶液就能够在排泥管上升口溢出，从而实现气提排泥目标。

3.3 将真空吸泥技术引进工作流程中

在改进沉淀池排泥方案的过程中，有技术人员提出先利用厂内现有排泥管，再利用现有排泥管抽泥时引入真空泵，使厂内现有排泥管上部区域的所有气孔都能密封，从而在物理环境中创造真空条件。其次，将真空管与排泥口连接，实现方案的改进目标。从理论上讲，该方案确实可以实现，沉淀池底部的污泥可以有效、快速地抽出。但在实际操作中，技术人员发现，实现真空抽污目标的首要条件是抽污工作的不间断实施，这大大增加了工作难度。另一方面，当污泥被抽到排泥管出口时，如果仍采用真空抽泥方案进行污水排放，很难实现现有技术的应用。在应用过程中，该方案设备购置投资相对较少，厂区土建建设也相对较少。同时，厂内现有排泥设备即管道的利用率较高，相当于只对厂内固有的排泥系统增加了辅助排泥促进功能[4]。

3.4 连续气提装置进行排泥

这种方法的基本原理是将压缩空气管伸入排泥管的底部，由于浮力的作用气泡会上升，填满整个排泥管。管内是气水混合物，管外是污水，管外是管底连通。排泥管中的泥水被提升。根据接管原理，水蒸气溶液的密度小于水蒸气溶液的密度（一般上升水蒸气溶液的相对密度为0.25～0.35）。在H高度（排泥管液位以下部分）的水柱压力下，水蒸气溶液按液相平衡条件上升到L高度。式中：ρ1H=ρ2L，式中：ρ1为污水密度（kg/m3），ρ2为排泥管中水蒸气溶液密度，h为淹没深度，l为提升高度+淹没深度，h/l为淹没率。只要ρ1H＞ρ2L，水蒸气溶液即可上升至管口，沿排泥管溢流，气举即可正常工作。

气举计算公式：立管最小淹没深度Hmin=（L-H）/（n-1），其中n为密度系数（2～2.5）。一般H/L≥0.5。风量q一般为最大提升水量的3～5倍，也可按q=（1.2×q液×h）/（231g×η×h+10）/10计算，其中q液为液体提升量，η为效率（0.35～0.45）。根据实际情况，排泥管淹没深度接近7m，提升口低于液位。同时气举仅起辅助排泥作用，排泥主要根据原水扬程保证，约为2m3/min，故不能按上述公式确定汽提风量。由于排泥管底部水下约7m，污泥浓度较高，应根据较高的压力选择气举压力。首先，使用小型空气压缩机进行试验。当0.6MPa压缩空气通过直径10mm的橡胶管到达排泥管底部后，池底污泥迅速上升，流速非常快，效果非常明显。

这种方法具有设备投资少、土建改造少的优点，也可以利用原有管道进行排泥，只是对原有系统的辅助排泥促进[5]。

4 污水厂沉淀池排泥方式改进方案落实

通过对以上提出的几个方案的综合总结和分析，工厂进行了方案应用经验的会议分析和总结，并在方案制定过程中与相应的设备厂家进行了充分的沟通，最终制定出了最优的解决方案。在施工过程中，在沉淀池和气提塔的泥斗上增加两根风管，即软管。

柔性排泥管外侧设一根柔性管，按圆周围成一圈，并设4个小气孔，规格为Φ3mm。其功能是在污泥提升前完成短时间的气体扭转。当空压机放气时，沉积的污泥在空气提升的作用下被翻转和稀释。

气举管安装时主要布置在沉淀池排泥管内，与管底距离控制在20cm。排泥作业中，气举管弯曲5秒后立即放气，促使管内气体短时上升。此时，稀释后的污泥会随着空气的上升顺利进入排泥管，然后流入污泥通道，一个排泥循环就完成了。

为保证上述沉淀池排泥方案顺利推进，设备选型可选用5.5kW空压机，风压0.8MPa，风量0.67m3/min[6]。

5 结束语

通过对沉淀池排泥方式的上述改进，现阶段某污水处理厂沉淀池排泥系统的工作效率有了很大的提高，运行多月以来没有再出现堵泥问题。结果表明，改进方案的提出和应用取得了显著的效果，希望该方案的应用能为污水沉淀池的排泥提供参考，为问题的解决提供思路。