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        旋轉(zhuǎn)式負(fù)壓排泥裝置的設(shè)計和應(yīng)用

        2021-01-04 09:16:44關(guān)金華金維增
        化工裝備技術(shù) 2020年6期
        關(guān)鍵詞:沉降罐排泥旋轉(zhuǎn)軸

        關(guān)金華* 金維增 洪 鶴

        (1.撫順職業(yè)技術(shù)學(xué)院 2.撫順遠(yuǎn)宏石化設(shè)備科技開發(fā)制造有限公司)

        0 引言

        目前國內(nèi)各大油田采油廠以及石油化工廠在生產(chǎn)過程中都會排放大量含油污水,同時帶有泥沙、懸浮物和其他雜質(zhì)。在污水沉降過程中,由于重力作用,含油污水中顆粒較大的泥沙、懸浮物和其他雜質(zhì)會通過重力沉降至罐底部,形成污泥。這部分污泥短時間內(nèi)對系統(tǒng)影響不大,但是隨著含油污水處理量增加,并向其中投加絮凝劑等化學(xué)藥劑,使含油污水中的顆粒和懸浮物以及其他雜質(zhì)絮凝生成較大的絮體沉降,沉降物在罐中積累到一定高度后可能隨沉降出水進(jìn)入過濾系統(tǒng),這部分絮體或污泥會對污水處理系統(tǒng)造成很大危害,形成污水處理惡性循環(huán),嚴(yán)重影響水質(zhì)處理,且沉降的污泥也很難清除,只能停止生產(chǎn),人工清理罐內(nèi)污泥[1-2]。

        含有油污的沉降罐排泥清理問題是個系統(tǒng)問題,現(xiàn)有的排泥技術(shù)(包括人工清理、自然排泥、強制性排泥等)不能有效地將沉降罐底部的污泥排出。隨著時間推移,大量污泥沉降堆積在罐內(nèi),需及時、周期性地對沉降罐內(nèi)的污泥進(jìn)行排放及清理,這樣不僅嚴(yán)重影響污水的沉降效果,還會增加維修工人的工作量及企業(yè)的經(jīng)濟損失,并造成安全隱患[3-5]。

        1 結(jié)構(gòu)特征

        為了克服現(xiàn)有排泥技術(shù)的不足,使污水處理廠維持連續(xù)穩(wěn)定工作,同時進(jìn)行罐底污泥清除作業(yè),有效減少環(huán)境污染,降低勞動強度,設(shè)計了一種安裝在沉降罐內(nèi)的旋轉(zhuǎn)式負(fù)壓排泥裝置,如圖1 所示。裝置主要包括負(fù)壓吸泥器,如圖1 c)所示。旋轉(zhuǎn)驅(qū)動機構(gòu)包括設(shè)置于沉降罐中心位置上的底座、固定在底座上的驅(qū)動電機以及與驅(qū)動電機帶傳動的旋轉(zhuǎn)軸,在旋轉(zhuǎn)軸上間隔設(shè)有輸泥管,其一端與泥沙導(dǎo)管連接,另一端通過旋轉(zhuǎn)軸與輸泥總管連接,泥沙總管上設(shè)有排泥閥,輸泥總管與泥沙泵連接。負(fù)壓排泥器設(shè)于泥沙導(dǎo)管的下方,當(dāng)排泥閥門打開并啟動泥沙泵時,沉降罐中心位置上的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動機構(gòu)旋轉(zhuǎn),底部的污泥由負(fù)壓排泥器吸取并通過吸泥導(dǎo)管、輸泥管、輸泥總管以及排泥閥被排出沉降罐外。

        旋轉(zhuǎn)式負(fù)壓排泥裝置上設(shè)有液體循環(huán)裝置,包括吸液管、液泵、進(jìn)液導(dǎo)管、布液管,在吸液管上設(shè)有液體閥門,吸液管通過液泵與進(jìn)液導(dǎo)管連接。布液管沿沉降罐內(nèi)圓周設(shè)置并與進(jìn)液導(dǎo)管連接,布液管上開設(shè)有若干個布液口。

        負(fù)壓排泥器(如圖2 所示)是根據(jù)流體射流原理設(shè)計的,由伯努利方程可得:

        圖1 旋轉(zhuǎn)式負(fù)壓排泥裝置

        圖2 負(fù)壓排泥裝置圖

        在沉降罐底部安裝多套負(fù)壓排泥器,由液泵使介質(zhì)(通常是水)產(chǎn)生較高的壓力,經(jīng)過噴嘴時,助排液在喉頸位置生成高速,壓力急劇降低,在吸泥室(混合室)形成低壓區(qū),相對于儲罐低部污泥產(chǎn)生壓差(即負(fù)壓),罐底污泥在該負(fù)壓作用下經(jīng)過四個吸盤流過泥沙導(dǎo)管進(jìn)入混合室,使污泥與助排液充分混合后,經(jīng)擴散管增壓區(qū)后速度降低,匯總進(jìn)入輸泥總管[6-7]。

        在負(fù)壓排泥裝置內(nèi)增加旋轉(zhuǎn)驅(qū)動機構(gòu),如圖3 所示。通過旋轉(zhuǎn)驅(qū)動機構(gòu)旋轉(zhuǎn)增大了吸泥器吸取泥沙、污泥的面積,液體循環(huán)裝置將液體循環(huán)注入沉降罐底部,并在沉降罐底部產(chǎn)生渦流效應(yīng),從而攪動水底的泥沙,將未被吸取的泥沙、污泥等雜質(zhì)推入吸盤附近,有利于泥沙泵將泥沙、污泥等吸走,同時在沉降罐內(nèi)產(chǎn)生的渦流能夠?qū)⒊两倒迌?nèi)一部分未分離的混合液體再次分離。旋轉(zhuǎn)驅(qū)動機構(gòu)可以提高泥沙泵的工作效率,能夠有效地將泥沙排出沉降罐外,并且降低了成本,其結(jié)構(gòu)新穎,使用、安裝方便,實用性強,可大范圍推廣應(yīng)用。

        圖3 旋轉(zhuǎn)驅(qū)動機構(gòu)

        2 工作原理

        旋轉(zhuǎn)式負(fù)壓排泥裝置中間旋轉(zhuǎn)軸的下部徑外設(shè)有齒輪,與安裝在驅(qū)動電機上的伸出軸通過齒輪嚙合來傳遞運動。旋轉(zhuǎn)軸上端與輸泥總管嚙合,在嚙合處安裝有密封圈。中空結(jié)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)軸在輸泥總管內(nèi)旋轉(zhuǎn),通過軸承座與輸泥總管固定連接,且輸泥總管與旋轉(zhuǎn)軸連通。驅(qū)動電機驅(qū)動旋轉(zhuǎn)軸通過軸承和軸承座在輸泥總管內(nèi)旋轉(zhuǎn)。

        當(dāng)沉降罐底部有污泥等雜質(zhì)沉淀出現(xiàn)后,打開泥沙泵和排泥閥門,沉降罐底部的污泥被負(fù)壓排泥器上的吸盤吸取,經(jīng)吸泥導(dǎo)管、輸泥管、輸泥總管排出沉降罐罐體外。此時,同時開啟旋轉(zhuǎn)驅(qū)動機構(gòu)和液體循環(huán)裝置,驅(qū)動電機驅(qū)動旋轉(zhuǎn)軸在輸泥總管內(nèi)旋轉(zhuǎn),旋轉(zhuǎn)驅(qū)動機構(gòu)帶動負(fù)壓排泥器旋轉(zhuǎn),使吸泥器吸取污泥的面積增大,并通過旋轉(zhuǎn)驅(qū)動機構(gòu)旋轉(zhuǎn)攪拌沉降罐內(nèi)的泥沙、污泥等雜質(zhì),使沉降罐內(nèi)產(chǎn)生離心場,泥沙、污泥等雜質(zhì)和水分離,分離出的泥沙、污泥等雜質(zhì)再次通過吸盤吸取并排出沉降罐外。打開液體閥門并開啟液體循環(huán)裝置上的液泵,吸液管吸取沉降罐內(nèi)的液體,一部分液體經(jīng)射流閥、集輸液管、噴嘴噴進(jìn)吸泥室內(nèi)并在吸泥室產(chǎn)生超低壓;另一部分液體通過進(jìn)液導(dǎo)管再次注入沉降罐底部并通過布液管上的布液口排進(jìn)入沉降罐內(nèi),沉降罐內(nèi)的液體在沉降罐底部產(chǎn)生旋流,將沉降罐底部未能吸收到的部分污泥等一些沉淀雜質(zhì)推向吸盤處,由吸盤再次吸取排除沉降罐外,這樣不斷地將沉降罐底部的污泥全部吸收并排出沉降罐。在高液體位時,由于液體在沉降罐底部形成高壓,從而將底部的污泥擠壓進(jìn)吸泥器附近,通過吸盤吸取排出沉降罐。

        3 性能特點和技術(shù)參數(shù)

        3.1 性能特點

        該設(shè)備的性能特點如下[8-9]:(1)可對沉降罐內(nèi)部混合液體進(jìn)行旋轉(zhuǎn)分離;(2)安裝方便,采用焊接組裝形式連接;(3)無相應(yīng)安全隱患問題發(fā)生;(4)運行成本低,操作維修方便;(5)可采用自動化控制;(6)排泥效率高,可達(dá)到凈排泥效果;(7)旋轉(zhuǎn)驅(qū)動機構(gòu)可以提高泥沙泵的工作效率,能夠有效地將泥沙排出沉降罐外;(8)根據(jù)儲罐內(nèi)污泥量進(jìn)行排泥,不影響連續(xù)生產(chǎn)作業(yè)。

        3.2 技術(shù)參數(shù)

        該設(shè)備的技術(shù)參數(shù)如下:工作液壓力為0.35 ~1.5 MPa,工作溫度為0~100 ℃, 最大負(fù)壓值為-0.3 MPa,單臺助排液流量為≥30 m3/h,每臺負(fù)壓排泥器吸泥面積為8~25 m2,排污泥效率≥98.8%。

        4 運行維護(hù)

        (1)安裝旋轉(zhuǎn)驅(qū)動機構(gòu)時,需要在沉降罐中心位置上固定一個底座,用于安裝驅(qū)動電機以及與驅(qū)動電機帶傳動的旋轉(zhuǎn)軸。

        (2)泥沙導(dǎo)管、輸泥管、輸泥總管等以及負(fù)壓排泥器的連接管路,采用焊接組合式連接與法蘭連接,必須保證焊縫均勻牢固,無砂眼和裂紋;螺栓緊固,各個連接處密封可靠。

        (3)根據(jù)沉降罐每天處理含油污水量(主要是含泥沙量),隨時調(diào)整使用旋轉(zhuǎn)式負(fù)壓排泥裝置的時間及工作頻率,如長時間不啟動裝置,沉降罐內(nèi)的淤泥會產(chǎn)生堆積,影響排泥效果。

        (4)設(shè)備正常運行期間,應(yīng)對儲罐內(nèi)的垃圾(如塑料袋、木棍等)進(jìn)行清理,防止設(shè)備失控,導(dǎo)致起參數(shù)不準(zhǔn)確[10-11]。

        5 結(jié)論

        目前油田污水處理系統(tǒng)中的沉降罐大多已使用負(fù)壓排泥器。相對于人工清理,該設(shè)備效率更高,并且可以根據(jù)污泥含量情況隨時排泥,大大降低了工人勞動強度,減少了環(huán)境污染。但在沉降儲罐中,仍有大量污泥沒有被負(fù)壓排泥器的吸盤吸取,排到儲罐外。針對這種情況,設(shè)計了旋轉(zhuǎn)式負(fù)壓排泥器,使吸盤吸取污泥的面積增大,以及通過旋轉(zhuǎn)驅(qū)動機構(gòu)旋轉(zhuǎn)攪拌沉降罐內(nèi)的泥沙、污泥等雜質(zhì),使沉降罐內(nèi)產(chǎn)生離心場,將泥沙、污泥等雜質(zhì)和水分離,被分離的泥沙、污泥等雜質(zhì)再次通過吸盤吸取并排出沉降罐外。

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