机械搅拌澄清池运行参数的探索

机械搅拌澄清池运行参数的探索

陈福霞,王钢

（大庆石化公司水气厂，黑龙江 大庆163714）

【摘  要】 机械搅拌澄清池作为常规水处理工艺的常用设备，在水处理环节中起到了非常重要的作用，其运行效果将对水场出水水质产生重要影响，因其搅拌机、刮泥机均为非标设备，非标设备运行参数的调整没有统一规范标准，为此，只能通过现场测算、摸索调整，寻找一个最佳的运行参数，使澄清池保持高效运行，保证水厂出水水质合格。

【关键词】 机械搅拌澄清池；回流量；开启度；排泥方式。

1、工业水装置机械搅拌澄清池现状

大庆石化公司工业水装置建成于1984年，单系列设计处理能力2250t/h。采用混凝沉淀+过滤的常规水处理工艺，一共4个系列，每个系列都有一座机械搅拌澄清池、一座虹吸滤池和一座清水池。机械搅拌澄清池原设计有四个排泥斗，通过四个排泥斗控制分离区悬浮泥渣层高度并将多余的泥渣排出。后来经过改造拆除了4个排泥斗，增设斜管，采取池底放空阀排泥。如图1改造后的澄清池示意图。

图1改造后的澄清池示意图

2、机械搅拌澄清池现存问题

工业水装置澄清池在运行中处理能力达不到设计值，处理水量在1100m3/h以上时出水逐渐变浑浊，分离区泥渣悬浮层无法控制、斜管易挂泥，出水水质不稳，抗冲击能力差，排泥周期短、效率低，水量稍有波动易出现翻池，出水不合格的情况。

改造澄清池投资较大，在化工区用水量日趋减少的形势下，投入大量资金改造不利于公司提质增效工作，因此探索机械搅拌澄清池搅拌机叶轮开启度、回流量等最佳运行参数，摸索新的排泥方式以提高澄清池处理能力和抗冲击能力成为当前急需的事情。

3、澄清池运行参数及排泥方式的摸索

3.1澄清池搅拌机的转速、线速度、开启度、回流量运行参数的摸索

由于机械搅拌澄清池的搅拌机采用的是非标设备，因此其搅拌机的转速、线速度、开启度、回流量四个变量之间的关系如何调整是澄清池能否实现“加速”运行的关键。这四个变量中，搅拌机叶轮开启度不好调整，需要专用工具三五个成年人才能完成，因此找到合适的叶轮开启度并调整到位，可以通过搅拌机转速让处理量和回流量都在设计参数之内。

当处理量是1000t/h时，4倍平均回流量是4000t/h，根据回流量是处理量的3-5倍反推，澄清池处理量在800-1333t/h时，4000t/h回流量符合设计规范要求。根据近几年的运行经验，澄清池处理量在800-1300t/h时，其处理难度较大，因此以下推算按照设计处理量是1000t/h进行。

现根据澄清池设计参数及对设备各部实测数据进行如下推导：

（1）设计参数：澄清池设计处理量为2250m3/h，分离区上升流速1.4mm/s，提升叶轮厚度40cm，叶轮直径5.9m，电机到搅拌机叶轮传动比210:1，搅拌桨2.0m，澄清池正常运行提升叶轮外缘线速度应控制在0.5-1.0m/s。[1]

（2）计算推导：根据设计上升流速1.4mm/s，计算出澄清池出水截面积，2250m3/h÷1.4mm/s＝446m2，根据出水截面积就可以得出在上升流速为1.0mm/s[1]的处理水量，446m2×1.0mm/s＝1600m3/h,因此澄清池上升流速为1.0mm/s的处理能力应为1600m3/h。

当搅拌机电机转速是210r/min时，搅拌机减速比是210:1，即搅拌机叶轮转速是1r/min，计算叶轮线速度是V210线速度=5.9×3.14÷60＝0.3088m/s，所以叶轮边缘线速度是0.85m/s时，转速是n0.85=210÷0.3088×0.85=578r/min。

根据最大处理量的运行方式，提升叶轮外缘线速度按照0.85m/s，开启度为4/5叶轮厚度（32cm），其回流量为处理量的4倍[2]进行推算，即当达到设计处理量2250m3/h时，开启度32cm、转速578r/min、回流量9000m3/h。

当叶轮边缘速度在0.5m/s时，经计算搅拌机电机转速是n0.50＝340r/min。

当叶轮边缘速度在0.5m/s时，当开启度为32cm时，回流量Q0.50＝9000m3/h×340r/min÷578r/min＝5294m3/h

当回流量是4000m3/h计算叶轮开启度：4000m3/h×32cm÷5294m3/h=24cm

（3）推导结果：机械搅拌澄清池处理量在800m3/h-1333m3/h之间时，开启度24cm，搅拌机转速340r/min为最佳运行参数。当澄清池处理量小于800m3/h，运行参数可以不用调整，满足出水要求；当处理量短时间大于1333m³/h时，需要观察分离区泥渣层高度增加排泥频率，必要时夏季高浊期可降低搅拌机转速。

3.2澄清池排泥方式的探索

工业水装置的机械搅拌澄清池在改造拆除排泥斗之后，多余泥渣只能通过池底放空进行排出，在搅拌机转速较高时，进水量较大时，一反应室内泥渣会成悬浮状态，通过池底放空阀排出多余泥渣效率低。近几年澄清池二反应室五分钟沉降比远超合理范围（15%-20%），甚至高达80%，致使澄清池出水水质难以把控，极易发生翻池导致出水不合格，抗冲击能力特别脆弱

[3]。

经过近年的运行摸索，排泥方式改进如下：排泥水池降低到最低液位，以保证排泥量能达到最大；排泥前将搅拌机电机转速降低至150r/min，降低搅拌机对一反应室内泥渣的影响；关闭澄清池前后进水阀，减少进水对一反应室内泥渣的冲击；静置5分钟；快速打开澄清池排泥阀，排至排泥水池最高液位后关闭排泥阀；打开澄清池前后进水阀恢复进水；恢复搅拌机转速。

通过该排泥方法，每次排泥澄清池二反应室5分钟沉降比可有效降低21%左右，分离区泥渣悬浮层降低0.30m，可有效控制泥渣悬浮层高度。但是由于频繁开关澄清池前后进水阀，一方面易造成蝶阀密封面的损伤，另一方面给员工造成很大的工作强度，建议装置改造时在前后澄清池进水阀后加装气动阀或电动阀方便员工操作。该排泥方法可以在夏季澄清池二反应室五分钟沉降比居高不下时进行操作[4]。

4、结语

通过摸索，机械搅拌澄清池搅拌机运行参数在叶轮开启度24cm，搅拌机转速340r/min（叶轮边缘速度在0.5m/s）时，为澄清池处理量在800-1333m3/h时的最佳运行参数。采用新的排泥方式可以最大程度降低澄清池池内泥渣浓度，降低分离区悬浮泥渣层高度提升澄清池抗冲击能力和处理能力，实现澄清池高效运行。

参考文献:

[1]傅兴顺，邱颖等. 净水工[M].北京：石化工业出版社，2008.120-189.

[2]金熙，项成林等.工业水处理技术问答[M].北京：化学工业出版社，2010.57-58.

[3]李圭白，张杰.《水质工程学》[M].北京：中国建筑工业出版社，2008.112-113.

[4]张天任.工业水澄清池改造[J].《城镇建设》2019年2卷21期.

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