提高排泥管效能.doc

原水净化工艺中沉淀池能够去除原水中绝大部分悬浮杂质，为沉淀池能够长期维持运营，它必须具有良好的排泥效能，以保持截留和排除的泥量均衡。
在沉淀池各种排泥设备中，穿孔排泥管以其设备简单、造价省、操做方便、排出的泥含水率较低等优良性能特别是当沉淀池的尺寸构造不便采用其它形式排泥设备时，穿孔管排泥往往的到采用。但它具有一个严重的缺点，既孔眼易于堵塞。如果原水挟带的悬浮物很细，而且管理很完善，则使用效果可能尚好，否则常因穿孔管孔眼有些堵塞而被迫放空清洗，不能保证沉淀池的连续运行。
1孔眼堵塞的原因
1.1泥积存时间过长
穿孔管排泥的原理是利用沉淀池有几米深的静水压力对管孔附近的泥产生挤压作用，这些泥在有一定的含水率的情况下具有流动性，当穿泥管的排泥阀开启后，泥水靠水压力进入穿孔管，由孔眼排出池外。
在长期的运营中，如果某次泥积存的时间过长，穿孔管孔眼附近的作用水头是有限的，当含水率低到一定的限度池内水的净水压力无法排动孔眼附近的泥层时，此孔即遭堵塞。
1.2沉积物的颗粒及厚度影响
由取水构筑物取来的原水，挟带的泥砂的粒径和量是随河流的水文情况变化的，有时原水所含泥砂量增大或泥砂的级配变粗，级配粗的泥砂通过穿孔管的孔眼本来就比较困难些，如果排泥周期仍然照旧，也容易导致孔眼堵塞。
1.3异物堵塞
当有大于孔径的异物接近孔眼时，也会形成堵塞，例如自斜管落下的碎片等。
以上三种原因除“3”属机械性堵塞以外，前两种的堵塞均因孔眼的泥砂在含水率低和泥砂颗粒之间相互挤压成“架桥”作用而造成。
这里提到的“架桥”是解释为什么粒径不到穿孔管孔眼直径百分之一，却能将孔眼堵住。因为穿孔管孔眼附近浓缩了泥砂，当含水率很低时，受到上面泥层的压力，相互紧密的挤在一起，形成好像一穿孔管孔径为净跨度的“拱桥”，这时即使穿孔管的排泥阀打开“拱”顶的压力大于“拱”底的压力，这些颗粒不能离开这个被压缩了的泥砂群体进入孔眼，好像一座拱桥，构成拱桥的每一块砖相互压紧，谁也无法离开。
2堵塞后的继发现象
某孔一旦被堵塞，其附近泥层的含水率会愈来愈低，因此被堵塞的孔在整个池子放空清洗前是一直被堵住的
在正常情况下一个孔附近的泥排完后其余无法排走的泥，会形成以管孔为中心的“泥斗”，当某孔被堵塞后，该“斗”会被后来沉淀下的泥填满，而且在堵满以后还要继续升高，当高至可以自然滑入相邻两侧能正常排泥的的泥斗时此处的泥才算有了出路，这固然是可以的，但与被堵的相邻的两个孔除走“计划内”需要排走的泥以外，还增加了“计划外”的任务因而每次排泥时需要排放较长时间，但其它大部分区域是正常的，排泥的时间较短，只是满足局部的需要跟着放水，形成浪费，由于孔眼甚多有一两个孔被堵仅仅通过观察排泥量的外观是难以发现的，所以值班人员也不会因此而延长排泥历时，这样与闭塞孔眼相邻的孔眼因待排的泥量大可能遇到泥未排完既因排泥阀关闭而被迫中断，这种情况多次重复会形成孔眼堵塞的连锁反应
当一个孔一个个地陆续被堵塞以后，而这些被堵塞孔眼覆盖的区域仍然会有泥不断地沉积下来，这些泥不可能越过几个泥斗而由较远处的尚通畅的孔眼排出此时即使延长排泥历时或缩短排泥周期均无济于事于是就形成了该区域的泥位升高，如果是斜管沉淀池，泥位可能升到斜管内，使斜管的重量大大增加将搁置斜管的网床压塌，此时整个池子将被迫停止运营，进行事故性维修不仅增加了维护费和工作人员的工作量也对供水带来影响，何况维护的操作难度是很大的。即使不是斜管沉淀池而其它的池型当泥排不出时，沉淀池也将无法正常运营。
3改进措施
为克服上述问题，人们采用以压力水接入管孔进行反冲的方法，此法存在着反冲时的压力水会搅动泥层对沉淀池的运行带来影响，如果减小反冲水的强度，则压力水从未堵或堵塞较轻的孔眼流出后因压力降低积泥较深的孔眼无法冲动，其根本的问题是穿孔管的设计是根据排泥的工况进行的而不是根据反冲的工况进行的这两种工况存在着很大差异，所以反冲法除了对沉淀池有影响外其反冲效果是不理想的。现提出以下措施：
3.1增大穿孔管孔眼的直径
直径在20毫米到30毫米范围内取“桥架”现象的形成与孔径的泥砂粒径、泥层含水率、泥层厚度等因素有关，其中泥砂粒径是无法选择的，泥层厚度和泥层含水率是受运营管理中排泥制度的制定及执行、值班人员的素质影响，而排泥制度的制定要想非常切合实际（即排出泥而不排出水）并不容易，所以我们在设计时应该让排泥设备具有较好的性能以便给运营管理提供一个可回旋的余地。
一般来说。穿孔排泥管的孔径越小越容易形成“桥架”现象笔者建议孔径增大到40毫米到50毫米再做其它处理。
根据水力学原理，穿孔管孔眼直径无论是20-30毫米还是40-50毫米在相同工作水头下其流速系数变化甚小可以认为流速系数相同，因此开孔率可以保持不变，但穿孔管的长度不易超过15米管径可在200-300毫米内选取
3.2设喷嘴以压力水松动泥层
加大穿孔排泥管孔径以后孔眼堵塞情况将会有所改善，但不能说是可靠我此宜设喷嘴以压力水松动孔口附近泥层的办法配合
3.2.1作用分析

本办法是在穿孔排泥管外加设喷嘴对准穿孔管孔眼以压力水柱将孔眼附近泥层进行松动，这时孔眼附近的泥层突然产生变化一是来了水使该范围泥层的含水率增加流动性得到恢复二是喷嘴射出的水具有相当的能量，在喷嘴距穿孔管只有100毫米左右的情况下孔眼附近原来形成的桥架作用受到破坏，这些泥砂随即即被射流推进孔眼并排出池外，当这些作用持续一段时间后管孔周围的泥会排走一些在这个小环境形成一个“水室”而且里面的水具有相当的紊动作用水室上部的泥会自然落下，但落下后即被冲走水室逐渐扩大当含水率较低的泥层继续排走与其上部含水率较高流动性较好的泥层相连，上部的泥层即可自然滑下并通过池内的静水压力排走，此时喷嘴的射流即无必要，孔眼算是通了，但要比平时多排一些时间，以便原来积存较多的泥全部排出而使“泥斗”重建恢复穿孔管的排泥功能。
3.2.2装置构造如图2

3.2.3设计要点
喷嘴工作压力去0.35Mpa，如本管系的沿程及局部损失在设计控制在10m内则要求水源有0.45Mpa压力，喷嘴口径取8mm左右。
在绘制喷嘴施工图时要求能防止喷嘴内被泥砂堵死，否则本装置的作用将无从发挥，喷嘴易不锈钢材料制作。
3.2.4安装要求
安装精度：保证每一个喷嘴与穿孔管每一个孔眼对中其中心线允许差为5mm安装完毕后通水试验能见到每个喷嘴射流水柱均能进入孔眼。
牢固性：喷嘴及其管系必须安装牢固，在泥砂堆压、人员在池内工作、喷嘴工作时的反作用力以及震动等因素均不会影响上述安装精度发生变化。
3.2.5运营管理
本防堵装置可每周操作一次每次历时5min并观察其效果，由于原水水质、沉淀池的运行和排泥设备的管理情况不一，根据需要可对本装置的操作或其历时进行调整
4展望
如果对穿泥管排泥设备的改进工作在设计施工、运行各个环节都能严格按照要求进行，估计使用穿孔排泥管排泥的沉淀池放空周期可以达到一年，根据《城镇供水厂运行 维护及安全技术规程》（CJJ58-94）的规定，“沉淀池每年应放空维修”，因而穿孔排泥管的改进技术结合年度维护可以满足沉淀池的安全运行。
5后记
穿孔排泥管安装施工前需要先打孔再进行防腐处理，因长时间侵泡在泥砂中其防腐要求比较高，安装需特别注意开孔应与管道下中心线两侧呈45度交替布置，切记安装要求。