藏木砂石供水系统斜管沉淀池排泥系统改造

藏木砂石供水系统斜管沉淀池排泥系统改造

张建花　谢建明　刘 宏

（葛洲坝集团第五工程有限公司，湖北　宜昌　443002）

摘 要：本文介绍对藏木水电站骨料加工系统、混凝土生产系统的供水斜管沉淀池排泥的技术改造。

关键词：供水系统　穿孔排泥管　改造

引 言

藏木水电站混凝土骨料加工、生产用水的供水系统，设计能力为520m3/h，由滑道取水供至斜管沉淀池处理，经加压后供至各用水部位。斜管沉淀池在汛期运行一段时间后，出现用于排泥作用的穿孔排泥管排泥不畅、时有大量矾花从斜管内涌出，导致出厂水质严重超标。因此有必要对斜管沉淀池排泥系统进行技术改造，以确保供水系统的正常运行。

1 原因分析

1.1 排泥系统失效的原因

1.1.1 自然原因

由于自然取水所夹带的泥砂粒径和含量是随河流的水文情况变化而变化的，水中所含的泥沙量增加或泥沙粒径过大，水中夹带的各种异物：草根、小鱼、小河螺、塑料纸片、斜管碎片等被吸附在孔眼上，极易导致穿孔排泥管孔眼堵塞。

1.1.2 排泥管结构缺陷

V形排泥槽夹角偏小，且排泥槽板表面粗糙，造成污泥下滑困难；穿孔排泥管管身采用的DN300铸铁管内壁粗糙，且孔眼偏小；穿孔管孔眼附近的泥层固结，流动性降低，而由于沉淀池穿孔排泥管的作用水头是有限的，当含水率低到一定的限度，池内水的静水压力无法推动孔眼附近的污泥结层时，排泥管孔眼堵塞。

1.1.3 运行管理问题

运行中，污泥积存的时间过长，未及时人工排泥。

1.2 排泥系统失效的被动处理办法

当穿孔排泥管孔眼被堵塞，仅仅通过观察排出的水的流量和浓度是很难发现的，所以值班人员不会很快采取对应措施。这样孔眼就会一个一个形成被堵塞的连锁反应。当多个孔眼陆续被堵塞后，这些被堵塞孔眼所覆盖的区域仍然总有泥粒不断地沉降下来。于是就形成该区域内的泥浆持续升高，泥位可能升高到斜管内，使斜管的自重增加，并形成沉淀区大量矾花上浮，严重时可将搁置斜管的网状托架压塌，致使整个供水系统被迫停产，不得不进行周期性抢修。抢修前必须排空整池水，既增大自耗水量，又费工费力，维护成本费用增大，安全供水无法保证。

2 改造措施(https://www.daowen.com)

2.1 优化结构设计

2.1.1 将V形排泥槽边倾角增大，改V形排泥槽为Y形排泥槽

原斜管沉淀池V形排泥槽边倾角设计为46°，由素混凝土人工浇筑，手工找平，表面粗糙，倾角小造成污泥下滑困难。针对上述情况，首先将元素混凝土面打毛，改制成水磨石预制板，并经机械磨光后，现场拼装，拼装的Y形排泥槽边倾角增大为55°，增大了污泥下滑摩擦角，加之板面光滑，摩擦力减小，以利于污泥下滑。经观察，改造后的斜管沉淀池的排泥效果明显提高。结构示意如图1所示。

2.1.2 扩大穿孔排泥管孔眼的直径

从理论上讲，穿孔排泥管的孔眼直径越小越容易形成自然堵塞。在排泥管的原孔眼上将孔眼直径扩大至Φ30～40mm。根据水力学原理，穿孔排泥管的孔眼直径不论是设计手册推荐的Φ20～30mm，还是扩孔增大至Φ30～40mm，在相同的工作水头下，其流速系数变化很小。因此在适当增大孔眼直径以后，穿孔排泥管的开孔率可以不变。按照对已有的穿孔排泥管进行计算，设No、Wo分别为原穿孔排泥管的设计孔数及单个孔眼的面积， N、W分别为孔径扩孔增大后的开孔数及单个孔眼的面积，则：NoWo=NW，所以N不难求得，然后再根据穿孔排泥管的长度及孔数计算孔距。注意的是孔距不宜大于两相邻并平行设置穿孔排泥管的中心距。由于水厂的穿孔排泥管一般是在原管材上将原孔眼直径扩孔增大，计算略。我们将原DN300铸铁管改成内壁光滑的DN300UPV管，增大过流断面，减小阻力系数，提高流速，孔眼直径由原来的Φ25mm改成Φ32mm。

2.1.3 增设压力喷嘴以松动污泥结层

通过增大穿孔排泥管的孔眼直径后，孔眼堵塞的情况将会有所改善，但要进一步解决这个顽症，用高压水冲刷搅动方式，在穿孔排泥管上方5～10cm架设一根DN25的镀锌钢管，沿钢管下方呈90°加焊小喷嘴。喷嘴沿水平线均布，在准备打开排泥阀门前，先打开DN25的镀锌钢管上的进水阀门使喷嘴冲刷搅动几分钟后，利用喷嘴冲力将孔眼周围及附近的污泥结层进行松动，这时孔眼附近的污泥结层会产生变化，含水率增加，增加了流动性。小喷嘴喷出来的压力水具有一定的冲击力，使原来的污泥结层及孔眼形成的堵塞现象被破坏，使污泥水等一并进入管内被排出池外，排泥效果得以改善。结构示意如图2所示。

2.1.4 调整蜂窝斜管

将蜂窝斜管提高0.2m。增大了V形排泥槽集泥容积，增加配水区容积，使配水均匀，提高矾花沉淀空间，改善出厂水质。

3 结语

斜管沉淀池排泥系统经过改造后，生产运行正常，排泥顺畅，由汛期每个月停池清理一次，现在只需每个季度清理一次。生产成本得到了较好的控制。

◎作者简介：

张建花，女，工程师，葛洲坝集团第五工程有限公司砂石科学研究所。

谢建明，男，高级工程师，葛洲坝集团第五工程有限公司五公司副总工程师，葛洲坝五公司砂石科学研究所水处理专家。

刘 宏，男，高级工程师，葛洲坝集团藏木水电站砂石拌和项目部总工程师兼副总经理。