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【摘 要】本文对银川污水处理公司第三中水厂曝气生物滤池反冲洗时,反冲洗风机停止后发生的曝气风机回水现象进行阐述,对反冲洗步骤进行分析,找出问题的关键点:一、反冲洗进气管道的U形阻水弯高度与液面高差过小;二、反冲洗进气阀在反冲洗风机停止后不能迅速关闭以阻止水进入管道;三、由温差导致的冷凝水累积在管道内。针对此三点提出改进方案,即提高反冲洗进气管道U形阻水弯的高度;在反冲洗进气阀前加装止回阀;设计阻水弯为一端高一端低,最大限度阻止冷凝水进入阻水弯保护端。
【关键词】曝气生物滤池;反冲洗步骤;压力;回水
The BAF pond is anti- to flush to return to water analysis and solve into the windpipe
Ren Li-rong,Li Yang
(1. Xi-an building science and technology university Xi-an Shanxi 710054;2. Yingcuan wastewater treatment limited company Yingcuan Ninxia 750000)
【Abstract】This text to the silver Chuan wastewater treatment company three medium water factory Pu spirit the living creature filter pond anti- flush, anti- flush breeze machine stop empress occurrence of Pu spirit the breeze machine return to water phenomenon to carry on elaborate, rightness anti- flush a step to carry on analysis, seek wrong of key point:A, anti- flush curved into the U form Zu water of the windpipe way height and liquid noodles Gao Cha Guo4 be small;Two, anti- flush into spirit valve at anti- flush breeze machine stop empress can't be quick close to keep water from get into piping;Three, the congealed water accumulation cause by difference in temperature is in the piping.Aim at this 3:00 put forward an improvement project, then exaltation anti- flush the U form Zu water into the windpipe way curved of height;At anti- flush to add check valve before the valve into the spirit;The design Zu water curved for a carry Gao Yi Duan low, the biggest limit keep congealed water from get into Zu water be curved protection to carry.
【Key words】The Pu spirit living creature filter pond;Anti- flush a step;Pressure;Return to water
银川污水处理有限公司第三中水厂位于银川市西夏区丽子园南路,设计日处理量为3×104m3,采用曝气生物滤池加高效纤维滤池过滤的处理工艺,出水水质达到国家城市污水再生利用工业用水水质标准(GB/T 19923-2005)。所生产的再生水主要供给宁夏电投集团西夏热电厂做循环冷却水使用。
从节省土方,又有利于保温考虑,银川市第三中水厂曝气生物滤池(BAF)采用半地下式、钢筋混凝土结构,池深6.6m,地下部分为2.5m。滤池共设8格,每格平面尺寸为8m×6m,自下而上分别为配水渠、滤板(滤头)、鹅卵石承托层、陶粒生物滤料、出水缓冲区。反冲洗采用气水反冲洗,8格轮流进行,共用3台反冲洗水泵、3台反冲洗鼓风机,均为二用一备。其中:
反冲洗水泵(3台,二用一备):Q=500 m3/h, H=12 m,N=30 Kw
反冲洗风机(3台,二用一备):Q=20.4 m3/min,P=0.07 MPa,N=37 Kw
设计反冲洗步骤为:
气洗3~5分钟(气反冲洗强度为q=50 m3/m2h→气水洗3～5分钟(水反冲洗强度为q=18 m3/m2h,气反冲洗强度为q=50 m3/m2h)→水洗3~5分钟(水反冲洗强度为q=18 m3/m2h)。
运行半年多来,一个问题始终困扰着我们——BAF池反冲洗阶段,当气水联合冲洗阶段结束时,将反冲洗风机关闭后就会有水从反冲洗进气管倒流回来,进入正常曝气风机,严重影响了风机的正常运行。针对这个问题,我们从反冲洗操作入手,进行了多次改进,但均未能从根本上解决问题。在对反冲洗操作过程中的每一细节进行监控后,对此有了新的见解如下:
首先,要解决此问题,必先了解气压与水压在反冲洗进气管道中的关系(BAF池与反冲洗进气管道草图如下):
气压>水压时,正常反冲洗
气压<水压时,BAF池中水倒流入管道
图1 曝气生物滤池与反冲洗进气管道示意图
a点为反冲洗进气管道最高点,h1=4.1m,b点为反冲洗气进入BAF池的入口,h3=-1.8m,液位高度h2=3.6m,反冲洗进气管道最高点与液面高差△h=0.5m。对照草图,按照不同的操作程序分析BAF池气水联合反冲洗过程如下:
做法1:气水联合冲洗结束时,打开反冲洗风机的放空阀→停反冲洗风机→迅速关闭反冲洗进气阀
这种方法当打开放空阀时,C段即与大气相通,关闭风机后反冲洗进气管道内即没有气压,此时图中b点只受来自BAF池中水施加的水压
将BAF池中全部近似为水,则b点所受水压为:
P =ρgh
=1.0×103Kg/m3×9.8 N/Kg×(3.6+1.8)m
=52.92KPa
因此时管道内气压趋近于大气压,返回的水不受气压阻力作用,池内b点以上的水将重力势能转化为动能,所以b点处的水流速度极快,理论上返回的水应该在d点(管道B段里与液面平齐点)处停止上升,但是一部分水由于惯性作用继续上冲,加上设计时U型阻水弯与池中液面的高度差△h偏小(△h=0.5m)导致这部分水翻越了a点,而反冲洗进气阀从全开状态到全关状态需要一段时间,水即在这段时间里进入管道的A段形成了积水。
做法2:气水联合冲洗结束时,打开反冲洗风机的放空阀→关闭反冲洗进气阀(待阀门全关)→停反冲洗风机
这种方法当打开放空阀时,C段即与大气相通,虽然风机没停,一直向管道内鼓气,看似fb段管道内气压增加,而实际上风机鼓出的空气以极快的速度从阻力最小的C段进入了大气,此时fb段管道内的气压与水压相比已经很小,并且从C段高速进入大气的空气还会将f点右侧的部分空气抽入大气,导致fb段形成负压状态,相当于又对返回的水施加了一个吸力,加之管道管径相对池体部分要细的多,a点与液面高差相对较小,一旦吸力足够大,水也会以极快的速度翻越a点进入A段中,同样形成积水。
以上过程发生在打开放空阀到反冲洗进气阀关严这段时间内,当反冲洗进气阀全部关闭后就不会再有水进入管道了,这时B段内的水位应该是停在d点处,然而未停止的风机还在工作,fd段内形成的负压又会将B段内的一部分水吸入A段内。待风机停止,过程才全部结束。
做法3:气水联合冲洗结束时,停反冲洗风机→关闭反冲洗进气阀(待阀门全关)→打开反冲洗风机的放空阀
这种方法:在风机停止后,理想状态下管道内会形成密闭腔,当风机停止的瞬间,b点处的水压为方法2中所计算的52.92KPa,气压迅速降低。随着水进入管道,气体体积开始被压缩,气压也开始增加,对水的阻力也逐渐增加,水在B段的上升速度即为有限的,此时有两种可能:
(1)虽然有阻力,但是水上升的速度足够快还是能越过a点;
(2)水达不到越过a点的速度,或者只上升到B段的一半时反冲洗进气阀就已经关严。
在实际操作了一段时间以后发现,管道内仍然有积水出现,也就是说,现实中发生的是上述中的第一种可能,即水上升的速度快到能翻越a点。可能是现实中管道由于放空阀、进气阀等关的不够严、风机漏气等原因,不能完全形成密闭腔,也会导致管道内积水出现。
除上述分析原因外,由于银川市处于西北地区,海拔1107.5~1110m之间,昼夜温差较大,属于典型的大陆性气候,年平均气温8.5℃,月平均最高气温25.4℃,月平均最低气温-14.6℃,极端最高气温39.3℃,极端最低气温-30.6℃。冬季环境气温与处理水水温相差很大,因反冲洗鼓风机开启时所鼓出的气体为高温气体,会使管内气体迅速蒸发一部分,所以A段内的积水有一部分也可能来源于冷凝水。
从上面的分析中不难看出,BAF池中的水之所以能进入管内形成回水,除了设计的操作步骤不尽合理之外,还与设计的硬件参数有关:第一、U型阻水弯高度与液位高度差太小,水在惯性作用下能够翻越a点;第二、关闭反冲洗进气阀,阀门不是迅速关严,而是经过一段时间后才能关到位,水就是在这段时间里进入了管道;第三、由于温差的影响导致管道内形成冷凝水积攒于管道内。鉴于此,解决BAF池反冲洗时水倒流在管道内形成积水的问题,应从此三方面着手:
(1)将U型阻水弯高度升高,以防止水由于惯性作用翻越a点。
(2)在反冲洗进气阀门前安装单向阀(止回阀),阻止水在反冲洗进气阀关到位前进入管道内。
(3)将阻水弯设计成如下形式。
图2 阻水弯示意图
接BAF池端略低,接反冲洗风机端略高,这样管壁上的冷凝水可以沿着剪头方向流回有水一端,从而最大程度减少冷凝水积于管道中。
参考文献
[1] 郑俊等,曝气生物滤池工艺的理论与工程应用,化学工业出版社.
[2] 齐兵强,王占生,曝气生物滤池在污水处理中的应用,给水排水.
[3] 银川市第三中水厂曝气生物滤池设计图纸,银川市规划建筑设计研究院.
[文章编号]1619-2737(2010)10-22-318
【关键词】曝气生物滤池;反冲洗步骤;压力;回水
The BAF pond is anti- to flush to return to water analysis and solve into the windpipe
Ren Li-rong,Li Yang
(1. Xi-an building science and technology university Xi-an Shanxi 710054;2. Yingcuan wastewater treatment limited company Yingcuan Ninxia 750000)
【Abstract】This text to the silver Chuan wastewater treatment company three medium water factory Pu spirit the living creature filter pond anti- flush, anti- flush breeze machine stop empress occurrence of Pu spirit the breeze machine return to water phenomenon to carry on elaborate, rightness anti- flush a step to carry on analysis, seek wrong of key point:A, anti- flush curved into the U form Zu water of the windpipe way height and liquid noodles Gao Cha Guo4 be small;Two, anti- flush into spirit valve at anti- flush breeze machine stop empress can't be quick close to keep water from get into piping;Three, the congealed water accumulation cause by difference in temperature is in the piping.Aim at this 3:00 put forward an improvement project, then exaltation anti- flush the U form Zu water into the windpipe way curved of height;At anti- flush to add check valve before the valve into the spirit;The design Zu water curved for a carry Gao Yi Duan low, the biggest limit keep congealed water from get into Zu water be curved protection to carry.
【Key words】The Pu spirit living creature filter pond;Anti- flush a step;Pressure;Return to water
银川污水处理有限公司第三中水厂位于银川市西夏区丽子园南路,设计日处理量为3×104m3,采用曝气生物滤池加高效纤维滤池过滤的处理工艺,出水水质达到国家城市污水再生利用工业用水水质标准(GB/T 19923-2005)。所生产的再生水主要供给宁夏电投集团西夏热电厂做循环冷却水使用。
从节省土方,又有利于保温考虑,银川市第三中水厂曝气生物滤池(BAF)采用半地下式、钢筋混凝土结构,池深6.6m,地下部分为2.5m。滤池共设8格,每格平面尺寸为8m×6m,自下而上分别为配水渠、滤板(滤头)、鹅卵石承托层、陶粒生物滤料、出水缓冲区。反冲洗采用气水反冲洗,8格轮流进行,共用3台反冲洗水泵、3台反冲洗鼓风机,均为二用一备。其中:
反冲洗水泵(3台,二用一备):Q=500 m3/h, H=12 m,N=30 Kw
反冲洗风机(3台,二用一备):Q=20.4 m3/min,P=0.07 MPa,N=37 Kw
设计反冲洗步骤为:
气洗3~5分钟(气反冲洗强度为q=50 m3/m2h→气水洗3～5分钟(水反冲洗强度为q=18 m3/m2h,气反冲洗强度为q=50 m3/m2h)→水洗3~5分钟(水反冲洗强度为q=18 m3/m2h)。
运行半年多来,一个问题始终困扰着我们——BAF池反冲洗阶段,当气水联合冲洗阶段结束时,将反冲洗风机关闭后就会有水从反冲洗进气管倒流回来,进入正常曝气风机,严重影响了风机的正常运行。针对这个问题,我们从反冲洗操作入手,进行了多次改进,但均未能从根本上解决问题。在对反冲洗操作过程中的每一细节进行监控后,对此有了新的见解如下:
首先,要解决此问题,必先了解气压与水压在反冲洗进气管道中的关系(BAF池与反冲洗进气管道草图如下):
气压>水压时,正常反冲洗
气压<水压时,BAF池中水倒流入管道
图1 曝气生物滤池与反冲洗进气管道示意图
a点为反冲洗进气管道最高点,h1=4.1m,b点为反冲洗气进入BAF池的入口,h3=-1.8m,液位高度h2=3.6m,反冲洗进气管道最高点与液面高差△h=0.5m。对照草图,按照不同的操作程序分析BAF池气水联合反冲洗过程如下:
做法1:气水联合冲洗结束时,打开反冲洗风机的放空阀→停反冲洗风机→迅速关闭反冲洗进气阀
这种方法当打开放空阀时,C段即与大气相通,关闭风机后反冲洗进气管道内即没有气压,此时图中b点只受来自BAF池中水施加的水压
将BAF池中全部近似为水,则b点所受水压为:
P =ρgh
=1.0×103Kg/m3×9.8 N/Kg×(3.6+1.8)m
=52.92KPa
因此时管道内气压趋近于大气压,返回的水不受气压阻力作用,池内b点以上的水将重力势能转化为动能,所以b点处的水流速度极快,理论上返回的水应该在d点(管道B段里与液面平齐点)处停止上升,但是一部分水由于惯性作用继续上冲,加上设计时U型阻水弯与池中液面的高度差△h偏小(△h=0.5m)导致这部分水翻越了a点,而反冲洗进气阀从全开状态到全关状态需要一段时间,水即在这段时间里进入管道的A段形成了积水。
做法2:气水联合冲洗结束时,打开反冲洗风机的放空阀→关闭反冲洗进气阀(待阀门全关)→停反冲洗风机
这种方法当打开放空阀时,C段即与大气相通,虽然风机没停,一直向管道内鼓气,看似fb段管道内气压增加,而实际上风机鼓出的空气以极快的速度从阻力最小的C段进入了大气,此时fb段管道内的气压与水压相比已经很小,并且从C段高速进入大气的空气还会将f点右侧的部分空气抽入大气,导致fb段形成负压状态,相当于又对返回的水施加了一个吸力,加之管道管径相对池体部分要细的多,a点与液面高差相对较小,一旦吸力足够大,水也会以极快的速度翻越a点进入A段中,同样形成积水。
以上过程发生在打开放空阀到反冲洗进气阀关严这段时间内,当反冲洗进气阀全部关闭后就不会再有水进入管道了,这时B段内的水位应该是停在d点处,然而未停止的风机还在工作,fd段内形成的负压又会将B段内的一部分水吸入A段内。待风机停止,过程才全部结束。
做法3:气水联合冲洗结束时,停反冲洗风机→关闭反冲洗进气阀(待阀门全关)→打开反冲洗风机的放空阀
这种方法:在风机停止后,理想状态下管道内会形成密闭腔,当风机停止的瞬间,b点处的水压为方法2中所计算的52.92KPa,气压迅速降低。随着水进入管道,气体体积开始被压缩,气压也开始增加,对水的阻力也逐渐增加,水在B段的上升速度即为有限的,此时有两种可能:
(1)虽然有阻力,但是水上升的速度足够快还是能越过a点;
(2)水达不到越过a点的速度,或者只上升到B段的一半时反冲洗进气阀就已经关严。
在实际操作了一段时间以后发现,管道内仍然有积水出现,也就是说,现实中发生的是上述中的第一种可能,即水上升的速度快到能翻越a点。可能是现实中管道由于放空阀、进气阀等关的不够严、风机漏气等原因,不能完全形成密闭腔,也会导致管道内积水出现。
除上述分析原因外,由于银川市处于西北地区,海拔1107.5~1110m之间,昼夜温差较大,属于典型的大陆性气候,年平均气温8.5℃,月平均最高气温25.4℃,月平均最低气温-14.6℃,极端最高气温39.3℃,极端最低气温-30.6℃。冬季环境气温与处理水水温相差很大,因反冲洗鼓风机开启时所鼓出的气体为高温气体,会使管内气体迅速蒸发一部分,所以A段内的积水有一部分也可能来源于冷凝水。
从上面的分析中不难看出,BAF池中的水之所以能进入管内形成回水,除了设计的操作步骤不尽合理之外,还与设计的硬件参数有关:第一、U型阻水弯高度与液位高度差太小,水在惯性作用下能够翻越a点;第二、关闭反冲洗进气阀,阀门不是迅速关严,而是经过一段时间后才能关到位,水就是在这段时间里进入了管道;第三、由于温差的影响导致管道内形成冷凝水积攒于管道内。鉴于此,解决BAF池反冲洗时水倒流在管道内形成积水的问题,应从此三方面着手:
(1)将U型阻水弯高度升高,以防止水由于惯性作用翻越a点。
(2)在反冲洗进气阀门前安装单向阀(止回阀),阻止水在反冲洗进气阀关到位前进入管道内。
(3)将阻水弯设计成如下形式。
图2 阻水弯示意图
接BAF池端略低,接反冲洗风机端略高,这样管壁上的冷凝水可以沿着剪头方向流回有水一端,从而最大程度减少冷凝水积于管道中。
参考文献
[1] 郑俊等,曝气生物滤池工艺的理论与工程应用,化学工业出版社.
[2] 齐兵强,王占生,曝气生物滤池在污水处理中的应用,给水排水.
[3] 银川市第三中水厂曝气生物滤池设计图纸,银川市规划建筑设计研究院.
[文章编号]1619-2737(2010)10-22-318