污水处理二沉池SZX型刮吸泥机优化设计

吸泥管路与虹吸管路都是根据沉淀池的排泥量决定。吸泥口
的数量应视沉淀池的断面尺寸确定，通常间距为 1～1.5 m，由于集
泥槽属明渠式，根据经验，集泥槽的水流断面积应略小于各吸泥支
管管径断面积之和，该经验值取为 0.8。
则S槽液
＝n×
d2吸泥管×π 4
×0.8
（5）
Hale Waihona Puke 式中，n 为单侧吸泥管的数量。
SZX 型双周边传动刮吸泥机的虹吸系统的管路是以中心为对
π×D2虹 ×2=0.318 m2。 4 2）集泥槽截面积的确定： ①集泥槽液位确定。虹吸式刮吸泥机采用自吸式排泥，水池的
作省力，对吸泥流量调节效果好，操作手柄安装在工作桥活动格板 液位应与吸泥管保持一定的高度差。设沉淀池水位与集泥槽水位
下面，既便于观察又利于操作，同时不影响桥上行走。根据污泥的 的水位差为 H，吸泥管的实际流速为 v（m／s），根据文献［1］，则可
S虹总＝S排泥管＝
π×D02 4
（2）
可得：
D虹2 ×2＝D02
（3）
根据二沉池在污水处理工艺中的要求，排泥管管径：D0＝600 mm （根据工艺图的规定）。将D0＝0.6 m 代入式（3），得：D虹＝0.425 m，圆整
SZX 型刮吸泥机吸泥管路系统由虹吸装置、集泥槽、吸泥管、 取D虹 ＝450 mm＝0.45 m。
调节阀、中心贮泥筒、抽真空系统及排泥管构成。其中虹吸系统的
将D虹＝0.45 m 代入式 （1），可得虹吸管总有效面积为：S虹总＝
设计充分利用水力重力原理，合理布置吸泥管，优化设计吸泥管吸 口位置和管径、集泥槽截面尺寸及虹吸管管径；虹吸管通过集泥槽 连接至吸泥管及调节阀，虹吸管将集泥槽内的污泥通过虹吸排入 中心集泥筒；每根吸泥管上部均装有套筒式调节阀，结构合理，操
1 m。
n＝（D池径 ／2）－3－1 ≈8 只 2.5
则：N＝16 只
将 n＝8 代入式（7），得d吸泥管 ＝168 mm。 由于吸泥管路中的调流装置，将吸泥管径向大口径圆整，取吸
泥管直径为 180 mm。
4）二期工程吸泥管路系统主要设计输出参数（与一期对比）如 表 1 所示。
收稿日期：2011－08－22 作者简介：陆萍（1969—），女，江苏泰兴人，工程师，研究方向：环保
②集泥槽宽度确定。根据污泥流态分析，为了防止泥水溅出槽 外，吸泥管出泥口与中心泥筒的液位（本案水平位置为 3.39 m）的
一期工程 500
2
900
500
200
18
二期工程 450
2
780
360
180
16
出现频繁启动真空泵和排泥管底部堵塞的现象，由此证明虹吸系
统结构合理。
4 结语
距离约 100～150 mm［1］，本案取 120 mm，从水位差分析，吸泥管出
设计与分析◆Sheji yu Fenxi
污水处理二沉池 SZX 型刮吸泥机优化设计
陆萍
（江苏亚太泵阀有限公司，江苏 泰兴 225400）
摘 要：详细介绍了 SZX 型全桥式双周边传动刮吸泥机的基本原理，并分析实际运行中出现的配套真空泵频繁启动和排泥管底部堵塞的故 障，提出了 SZX45 型刮吸泥机虹吸系统具体优化设计方案。结果表明，经优化设计的 SZX 型刮吸泥机运行效果很好，该优化设计对实现 SZX 系 列刮吸泥机平稳运行具有重要的实际意义。
泥口的位置为：3.27 m，根据设备特点：吸泥管的出泥口应与污泥进
集泥槽的进口保持水平，即集泥槽底部的位置为：3.27 m。
单侧集泥槽的有效液体面积S槽液：
S槽液
＝
S虹总 2
＝
0.318 2
＝0.159
m2
集泥槽的液体有效高度h槽液：
h槽液 ＝3.52－3.27＝0.25 m
所以，集泥槽的液体有效宽度 B：
进入沉淀池，然后向四周扩散沉淀（由于污泥的密度比水大），清水由 池边溢流堰板流出，其沉淀在池底的污泥由刮板刮集到吸泥口，由 于集泥筒内液位低于池中液位，在液位差的作用下通过吸泥管把污 泥吸入到集泥槽内，再通过 U 型管虹吸系统将集泥槽中的污泥导入 中心泥筒，最后经排泥管排出池外；撇渣板能够在吸泥的同时，将浮 渣收集并输送至集渣斗排出池外。工作原理图如图 1 所示。
由于设备吸泥系统为对称结构，则 n＝ 1 N。 2
根据吸泥管的布置，间距不大于 1.5 m，同时考虑吸泥管径不
得小于 150 mm，所以，本次管路系统优化设计，在吸泥管吸口添加
V 形刮集装置，将池底的污泥刮向吸泥管吸口，可增大吸泥管间
距，本案增大至 2.5 m。同时已知稳流筒半径 3 m，周边出水槽渠宽
根据以上二期工程参数制造的管路系统，在运行过程中没有 设备设计。
机电信息 2011 年第 30 期总第 312 期 159
称的，所以单侧吸泥管的总面积 S单侧如下：
S单侧
＝
1 2
∑S吸泥管
（6）
而由上面知道：S单侧
＝
S虹总 2
＝0.159
污水处理中二沉池的吸泥管径不得小于 150 mm，吸泥管的直
径不大于 200 mm，所以吸泥管内径一般取 0.150～0.200 m。［1］
S单侧
＝n×
d2吸泥管×π 4
（7）
式中，n 为单侧吸泥管的数量，而设备总的吸泥管数量用 N 表示，
3 SZX45 型刮吸泥机虹吸系统具体优化设计方案
（1）具体技术参数：池径 准45 m；池深 4.2 m；池边水深 3.7 m；池 底平整；设计流量 Q＝1 511 m3／h＝0.42 m3／s（单池）；表面负荷 0.95 m3／m2·h；停留时间 3.6 h。（备注：昆山港东污水处理厂一期和二期 工程中二沉池的技术参数相同。）
该系列的刮吸泥机采用双周边驱动，由驱动装置直接驱动行走 轮，并带动工作桥及连接的刮吸泥装置，围绕中心回转装置沿圆形 池顶作缓慢旋转，待处理的污水从中心筒进水管进入，通过稳流筒
从而调节池内与集泥槽的水位差，利用改变水力重力的原理，有效 地控制排泥速度及排泥量。
吸泥管具有体积小、运转平稳的特点，从而有效避免了池水污 泥的紊动，极大地提高了沉降效率。根据二沉池要求进行虹吸排泥 系统理论计算，以使系统排泥匹配，合理确定：吸泥管间距、吸泥管 断面尺寸及数量［1］；优化设计集泥槽与虹吸管结构型式尺寸，能保 证吸泥系统均匀彻底地吸去分布在沉淀池底的污泥，且降低材料 消耗。
B＝ S槽液 ＝ 0.159 ≈0.64 m h槽液 0.25
B槽液按 1.2B计算，等于 768 mm，考虑一定的裕度，取B槽液 ＝780 mm。 3）吸泥管数量 N 和管径d吸泥管的确定：
［参考文献］ ［１］ 上海市政工程设计研究院主编．给水排水设计手册（第 ９ 册）专用
机械［Ｍ］．第 ２ 版．中国建筑工业出版社，２０００
（2） 一期工程吸泥管路系统
主要设计输出参数：虹吸管径
准500 mm，数量 2 只；贮泥槽宽度
900 mm，高度 500 mm；吸泥管径
准200 mm，数量 20 只。
通过分析认为管路系统部分
参数偏大，导致真空泵频繁启动
和排泥管底部堵塞。
具体优化设计计算如下：
1）虹吸管管径的确定。双周
边虹吸，整个吸泥管路系统有 2
二期工程中的 SZX45 型刮吸泥机经优化设计，至今已连续运 行 3 年多，运行效果很好，解决了一期工程中真空泵频繁启动及排 泥管堵塞现象。2008 年 6 月昆山港东污水处理厂要求我公司根据 二期工程中的优化设计对一期工程中的吸泥管路系统进行了改 造。我司将该优化设计模式运用到国内多家污水处理工程中，如凯 发污水处理厂的 SZX38 型刮吸泥机、陆邑污水处理厂 SZX30 型刮 吸泥机、山东晨鸣纸业的 SZX45 型刮吸泥机等，在实际运行中都取 得了较好效果，得到用户的一致好评。
关键词：刮吸泥机；优化设计；液位差；虹吸
1 SZX 型全桥式双周边传动刮吸泥机工作原理
SZX 型全桥式双周边传动刮吸泥机，是由端梁及驱动机构、工 作桥、清污刷装置、中心回转装置、稳流筒、撇渣机构、排渣斗、浮渣 挡板、出水堰板、虹吸装置、抽真空系统、吸泥管、调节阀、集泥槽、 刮泥板等组成。适用于中心进水和排泥、周边出水的沉淀池。
只虹吸管：
S虹总
＝
π×D2虹 4
×2
（1）
式中，S虹总为虹吸管总面积。
进水采用中心支座内进水，通过导流筒向四周辐射，保证了进 水水流的平稳性，有效抑制进水紊动，增加沉降效率。上部出水采 用周边溢水槽出水，由于池内布水均匀水流平稳，刮泥吸泥过程不 产生污泥层扰动，故出水效率较好。
2 SZX 型刮吸泥机虹吸系统结构特点
浓度通过调节阀控制吸泥管出流孔口断面的方式来调节吸泥量， 按下式验算：
158
Sheji yu Fenxi◆设计与分析
v＝ 姨2g（H－∑h）
（4）
式中，v 为排泥管流速，以 0.8～1.0 m／s 计算［1］，本案取 0.8 m／s；∑h
表 1 二期工程与一期工程吸泥管路系统主要设计输出参数对比
虹吸管
贮泥槽
吸泥管
为总摩擦水头损失（m），包括管道内、吸口、弯头、排放口等水头损
直径／mm 数量／只 宽度／mm 高度／mm 直径／mm 数量／只
失，经查表计算或根据经验，二沉池吸泥管路系统总水头损失一般 约为 0.25 m［1］。
将 v＝0.8 m／s，∑h＝0.25 m 代入式（4）得：H≈0.28 m，所以，集泥 槽水位为：3.52 m。