侯凱

摘要：本文針對(duì)蘭州七里河安寧污水處理廠無法停水加裝水下推流設(shè)備，根據(jù)現(xiàn)有池體結(jié)構(gòu)形狀、推流設(shè)備結(jié)構(gòu)及安裝形式，通過對(duì)推流設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行分析，通過有利摩擦應(yīng)用于設(shè)備固定支架，從而達(dá)到設(shè)備正常運(yùn)轉(zhuǎn)情況下，牢固固定的方法，解決了水下推流設(shè)備無法帶水情況下干式加裝的技術(shù)限制。在目前國內(nèi)污水處理廠多數(shù)存在無法停水檢修、流速過大無法潛水維修等客觀因素制約下，通過上述技術(shù)手段，很好的解決了上述矛盾，具有行業(yè)性推廣及應(yīng)用價(jià)值。

一、背景

七里河安寧污水處理廠生化池內(nèi)回流原設(shè)計(jì)為自然勢(shì)能型內(nèi)回流形式，由于該廠設(shè)計(jì)處理負(fù)荷已遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足目前的高負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)情況，因此，該廠通過挖掘備用設(shè)備潛力，調(diào)整工藝參數(shù)等一系列措施，基本能夠滿足目前的高負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)。但是生化系統(tǒng)內(nèi)回流為勢(shì)能型自流形式，無法通過人工干預(yù)增大內(nèi)回流比例，且該廠由于地處西北地區(qū)，進(jìn)水中存在大量泥沙，泥沙堆積于內(nèi)回流渠道，占據(jù)截流面積，使該廠生化系統(tǒng)內(nèi)回流比例嚴(yán)重不足。因此急需加裝內(nèi)回流推流器。但推流器的安裝須配套安裝水下支架，由于無法停水安裝。致使上述措施遭遇安裝技術(shù)限制，無法盡快實(shí)施。

二、行業(yè)內(nèi)目前安裝方式的尋找、安裝形式的分析

（一）行業(yè)內(nèi)目前安裝方式

目前水下推流設(shè)備廠商多達(dá)上百家，但安裝方式原理僅三種，即水下固定式安裝，半固定式水下安裝及懸掛式安裝三種。現(xiàn)對(duì)三種安裝形式優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行分析

1.水下固定式安裝

此安裝方式一般為水廠建設(shè)時(shí)期選用的安裝方式，其優(yōu)點(diǎn)為：結(jié)構(gòu)牢固，安裝結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，支架壽命長(zhǎng)。其缺點(diǎn)為安裝后無法更換位置，維護(hù)需停水放空池體或潛水作業(yè)維護(hù)，后期維護(hù)方法單一，一旦支架故障，無法及時(shí)修復(fù)，潛水作業(yè)存在較大的施工安全隱患及潛水維護(hù)成本高昂。

2.半固定式水下安裝

此安裝方式為水廠建設(shè)時(shí)期選用或運(yùn)營期間改造加裝，其優(yōu)點(diǎn)為：結(jié)構(gòu)較牢固，安裝結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，支架壽命長(zhǎng)。其缺點(diǎn)為安裝位置限制較大，僅限于構(gòu)筑物池壁安裝方式，只能安裝攪拌類設(shè)備且推流設(shè)備無法安裝。一旦支架故障，無法及時(shí)修復(fù)，潛水作業(yè)存在較大的施工安全隱患及潛水維護(hù)成本高昂。

3.懸掛式安裝（干式安裝）

此安裝方式一般為水廠運(yùn)營后期選用的安裝方式，其優(yōu)點(diǎn)為：安裝位置靈活多變，安裝效率較高，安裝方式簡(jiǎn)單。其缺點(diǎn)為設(shè)備支架為懸臂梁設(shè)計(jì)，末端震動(dòng)及晃動(dòng)較大，支架結(jié)構(gòu)復(fù)雜，岸上固定錨點(diǎn)強(qiáng)度要求較高。安裝成本為上述兩種的三倍以上。

（二）安裝形式的分析

上述安裝形式，其物理學(xué)原理均為通過機(jī)械支撐力克服設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)設(shè)備推力產(chǎn)生的反作用力。支撐力均需在水下設(shè)備位置獲得支點(diǎn)，致使安裝形式單一，復(fù)雜，對(duì)安裝施工要求較高。而通過有利摩擦原理的引入，使得安裝形式有了新的物理學(xué)基礎(chǔ)而獲得更多的安裝方式的拓展。現(xiàn)將有利摩擦原理進(jìn)行分析。

1.物理學(xué)原理

（1）”有利”摩擦：

增大摩擦的方法：1增加接觸面的粗糙程度;2增大壓力;3使?jié)L動(dòng)變?yōu)榛瑒?dòng)。

公式

F=μ×FN

摩擦力的符號(hào)為F

增大有益摩擦的方法

（1）增大接觸面粗糙程度;

（2）增大壓力;

（3）選用摩擦系數(shù)較高的材料接觸;

2.實(shí)際生活中的應(yīng)用

如同有利摩擦在單杠設(shè)計(jì)原理得到啟發(fā)，假設(shè)單杠兩側(cè)墻體即為水下設(shè)備構(gòu)筑物池體，通過橫桿對(duì)池壁兩端產(chǎn)生一定的壓力，增大池壁接觸面表面粗糙度，在保證橫桿機(jī)械剛性一定的情況下，既可作為水下設(shè)備水下部分固定錨點(diǎn)。

3.實(shí)驗(yàn)獲得壓力與摩擦力公式

在水平木板上用彈簧測(cè)力計(jì)沿直線勻速拉動(dòng)木塊，通過改變放在木塊上砝碼的重力來改變木塊與木板之間壓力的大小.通過測(cè)量木塊的重力、分析彈簧測(cè)力計(jì)讀數(shù)以及砝碼重力，記錄了如下實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)：

因此，當(dāng)接觸面的粗糙程度不變時(shí)，摩擦力和壓力大小的圖象是一條直線，所以當(dāng)接觸面的粗糙程度不變時(shí)，摩擦力和壓力成正比，且滑動(dòng)摩擦力與壓力的比值始終為0.4為一定值，則f=0.4F壓.

因此，通過調(diào)整水下固定錨點(diǎn)對(duì)池壁的壓力大小，及可提供推流設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)所產(chǎn)生的反作用力。

三、摩擦型水下推流設(shè)備支架的設(shè)計(jì)

1、設(shè)計(jì)理念

通過干式安裝，干式調(diào)整水下錨點(diǎn)表面壓力的解決思路。

（1）應(yīng)用水下千斤頂設(shè)計(jì)制造水下推流器支架：

試制品安裝后，在調(diào)整水下千斤頂張力后，設(shè)備導(dǎo)桿在不通過水上錨點(diǎn)固定的情況下亦可穩(wěn)固固定在池體，通過水上部分錨點(diǎn)固定后，設(shè)備安裝到位，運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，牢固。試制實(shí)驗(yàn)獲得成功。（機(jī)械設(shè)計(jì)、強(qiáng)度校核等在本文中不在詳細(xì)闡述）

四、解決方案的比較

五、結(jié)語

在污水處理廠運(yùn)行過程中，良好的推流，科學(xué)的流量調(diào)整對(duì)污水廠出水水質(zhì)穩(wěn)定達(dá)標(biāo)至關(guān)重要，但目前隨著全國各地環(huán)保壓力的增大，污水廠停水改造，停水檢修的機(jī)會(huì)將會(huì)變得越來越少，特別是部分老舊處理廠水下設(shè)備支架老化，疲勞斷裂的情況將會(huì)變得日益增多，面對(duì)這種形勢(shì)，本文所述的摩擦型水下推流設(shè)備支架將會(huì)成為老舊水廠改造，設(shè)備修復(fù)的新形式，新方法。必將得到廣泛的應(yīng)用。若將此水下設(shè)備固定形式及時(shí)申請(qǐng)專利保護(hù)，將會(huì)使集團(tuán)獲得更多的推流設(shè)備支架解決方案，及業(yè)務(wù)增長(zhǎng)點(diǎn)。