胡勃（大慶油田電力集團(tuán)電力工程設(shè)計(jì)院）

真空自動(dòng)保持技術(shù)在水廠節(jié)水工作中的應(yīng)用

胡勃（大慶油田電力集團(tuán)電力工程設(shè)計(jì)院）

水廠自耗水占水廠總處理水量的10%～20%，主要包括沉淀池排泥水和濾池反沖洗水。近年來，大慶水廠針對節(jié)水工作，開展了新技術(shù)、新工藝的試驗(yàn)和應(yīng)用工作。對于采用虹吸方式的沉淀池和濾池進(jìn)行技術(shù)改造，應(yīng)用真空自動(dòng)保持技術(shù)，不僅節(jié)約了水資源，提高了用水效率，還極大地降低了運(yùn)行成本，其綜合效益顯著。

沉淀池真空自動(dòng)保持技術(shù)虹吸降本增效

真空自動(dòng)保持技術(shù)是近年來應(yīng)用在水廠沉淀池和濾池中的一項(xiàng)技術(shù)，與傳統(tǒng)高壓水流攜帶或單純依靠真空泵抽吸方式形成虹吸引流技術(shù)相比，具有諸多優(yōu)勢。該技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)水廠沉淀池排泥自動(dòng)控制和過濾池進(jìn)出水自動(dòng)運(yùn)行，對污泥排放更加有效。

1　水廠原排泥工藝現(xiàn)狀

水廠原沉淀池排泥系統(tǒng)采用老式虹吸排泥機(jī)排泥，如圖1所示，排泥機(jī)上并排設(shè)置有8～12根虹吸排泥管，沉淀池底部污泥由這些排泥管吸起而導(dǎo)出沉淀池。排泥管形成虹吸是依靠高壓水抽吸走管中空氣而形成。排泥過程見圖1，關(guān)閉閥門1，打開閥門2，高壓水流經(jīng)虹吸排泥管進(jìn)入沉淀池底部，當(dāng)管內(nèi)水達(dá)到滿管時(shí)，關(guān)閉閥門2，打開閥門1，高壓水便倒流，由閥門1流出，由高速水帶走管內(nèi)的空氣形成真空，沉淀池底部污泥水便在大氣壓及水壓的作用下，由虹吸排泥管排出。在高壓水進(jìn)入沉淀池底部時(shí)，池底污泥便被涌起造成“翻池”現(xiàn)象，2～3h之后才能恢復(fù)，這段時(shí)間只能降負(fù)荷運(yùn)行。為了避免這種情況，沉淀池采用排泥管24h“長流水”的方式，但這種運(yùn)行方式造成了大量水浪費(fèi)。經(jīng)計(jì)算，每天浪費(fèi)排泥水1400m3，每年浪費(fèi)水50×104m3。

圖1　沉淀池老式虹吸排泥工藝簡圖

2　技術(shù)原理及特點(diǎn)

傳統(tǒng)的真空形成主要是依靠高壓水的高速水流攜帶或者依靠真空泵抽吸方式，帶走需要形成真空的管路內(nèi)空氣來實(shí)現(xiàn)的。真空保持技術(shù)是通過真空泵和虹吸罐的聯(lián)合作用，可以在不影響工藝管路系統(tǒng)正常運(yùn)行的情況下，實(shí)現(xiàn)管路真空狀態(tài)的自動(dòng)形成、自動(dòng)破壞和自動(dòng)保持。主要特點(diǎn)：

1）在不擾動(dòng)原水水質(zhì)的情況下，沉淀池可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)排泥，提高出水水質(zhì)。

2）延長沉淀池排泥周期，節(jié)約了水廠自耗水，節(jié)省運(yùn)行費(fèi)用。

3）達(dá)到穩(wěn)定出水水質(zhì)和自動(dòng)間歇運(yùn)行的目的。自動(dòng)控制可操作性強(qiáng)，真空狀態(tài)保持穩(wěn)定。

3　技術(shù)應(yīng)用

3.1在沉淀池排泥中的應(yīng)用

運(yùn)行過程如圖2所示：沉淀池需要排泥時(shí)，啟動(dòng)真空泵，信號(hào)傳至虹吸罐，電磁閥Y1、NF打開，虹吸罐內(nèi)和虹吸管內(nèi)的空氣被抽出，沉淀池底部的泥水便在水壓差的作用下，沿虹吸排泥管上升，達(dá)到W點(diǎn)時(shí)，虹吸形成，泥水便在重力的作用下，沿虹吸管向下流，經(jīng)過水封槽排出［1］。由此可見，整個(gè)過程沉淀池池底污泥未受任何擾動(dòng)。當(dāng)需要排泥停止時(shí)，打開虹吸罐上的電磁閥Y2，將虹吸破壞，排泥過程結(jié)束。設(shè)備使用時(shí)間一長，真空度會(huì)降低，虹吸罐內(nèi)水位會(huì)下降，但是由于虹吸罐有一定的容積，能夠延長真空被破壞的時(shí)間，同時(shí)止回閥也會(huì)阻止空氣進(jìn)入，使真空度維持時(shí)間增長。當(dāng)水位降到最低點(diǎn)時(shí)，虹吸罐會(huì)自動(dòng)通過液位開關(guān)將信號(hào)傳至控制器，重新啟動(dòng)真空泵來形成真空，使沉淀池排泥過程順利完成。整個(gè)系統(tǒng)在實(shí)現(xiàn)了真空自動(dòng)保持技術(shù)的先進(jìn)性同時(shí)，還滿足了間歇排泥的生產(chǎn)實(shí)際需要。

圖2　沉淀池中真空自動(dòng)保持技術(shù)工藝流程

3.2在雙閥濾池進(jìn)水及排水管上的應(yīng)用

水廠雙閥濾池的進(jìn)水和反沖洗排水均利用虹吸原理來進(jìn)水和排水。原有的虹吸只是利用真空泵來形成，形成真空的時(shí)間長，且真空狀態(tài)不易保持，全過程都是手工操作，不易控制，不能有效保證濾池在設(shè)計(jì)指標(biāo)范圍內(nèi)運(yùn)行。把真空自動(dòng)保持技術(shù)引入到濾池后，存在的問題得到了很好的解決。

4　節(jié)水效果及效益

以沉淀池排泥為例：原工藝排泥采用“24h長流水”方式，處理能力10×104～12×104m3/d，出水濁度3～5NTU；應(yīng)用真空自動(dòng)保持技術(shù)后，實(shí)現(xiàn)間接虹吸排泥方式，處理能力17×104m3/d，出水濁度1～3NTU。每年節(jié)約排泥水50×104m3，至沉淀池段，排泥水成本為0.81元/m3，因此年節(jié)約成本費(fèi)用40.5萬元，排泥工藝真空泵年運(yùn)行費(fèi)用0.3萬元，年可獲取經(jīng)濟(jì)效益40.2萬元。

真空自動(dòng)保持技術(shù)不僅能夠節(jié)約用水，延長沉淀池排泥周期，還可以減少人工操作的復(fù)雜程度，提高出水水質(zhì)，其綜合效益顯著。鑒于目前仍存在傳統(tǒng)虹吸工藝應(yīng)用的現(xiàn)狀，真空自動(dòng)保持技術(shù)具有現(xiàn)實(shí)的推廣應(yīng)用價(jià)值和良好的發(fā)展前景［2］。

［1］王政，宋學(xué)峰.大慶油田供水技術(shù)成果專集［M］.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2009：40-41.

［2］李乃學(xué).氣水沖洗在生產(chǎn)中的應(yīng)用與前景［J］.石油石化節(jié)能，2013（7）：18.

10.3969/j.issn.2095-1493.2015.003.007

2014-11-20）

胡勃，2005年畢業(yè)于哈爾濱工程大學(xué)，從事給排水工程設(shè)計(jì)工作，E-mail：kissfish601@163.com，地址：黑龍江省大慶油田電力集團(tuán)電力工程設(shè)計(jì)院，163453。