阅读说明：本技术 沉淀池刮泥机的高浓度底泥定扭距抽泥的方法及装置 (Method and device for pumping high-concentration bottom mud of mud scraper of sedimentation tank at constant torque ) 是由 张凯茵 于 2019-11-01 设计创作，主要内容包括：一种沉淀池刮泥机的高浓度底泥定扭距抽泥的方法及装置,以读取刮泥机的刮泥反作用力的数值,以此数值据以将抽泥程序划分成数个步骤,使刮泥机抽除的污泥浓度达到最高且稳定利于沉淀池后续脱水设施的脱水作业的进行,并确保刮泥机的刮泥运转扭力均能保持在安全范围内有最高妥善率。(A method and a device for pumping high-concentration bottom mud of a mud scraper of a sedimentation tank with constant torque are used for reading the numerical value of the mud scraping reaction force of the mud scraper and dividing a mud pumping program into a plurality of steps according to the numerical value, so that the concentration of the mud pumped by the mud scraper is highest, the dehydration operation of subsequent dehydration facilities of the sedimentation tank is facilitated stably, and the mud scraping operation torque force of the mud scraper can be kept in a safe range with the highest appropriate rate.)

沉淀池刮泥机的高浓度底泥定扭距抽泥的方法及装置

技术领域

本发明属于污水处理技术领域，具体涉及一种沉淀池刮泥机的高浓度底泥定扭距抽泥的方法及装置。

背景技术

工厂生产过程中产生的废水中所含有的悬浮微粒于排放前需先经沉淀分离程序，将悬浮微粒自废水中去除，使废水成为澄清液体才能排放。废水处理程序中执行此功能为混凝沉淀程序，且于混凝槽及沉淀槽中实施。

如图1所示，现有混凝沉淀作业，原水1与混凝药液2注入混凝槽3借助槽内搅拌机4强制搅拌水流，使两者充份搅拌混合，使废水中不易沉降分离悬浮微粒絮凝成易于沉淀分离的混凝污泥5，搅拌完成的混凝污泥5注入沉淀槽7，借助沉淀槽7提供的水力停留时间，混凝污泥5沉入池底被刮泥机刮臂10刮向沉淀池中心的集泥室17,此浓缩的底泥再循沉淀池底的底泥管18被与其相连的抽泥泵浦19抽出排向污泥脱水设施。现有刮泥机抽泥设施主要存在以下问题：抽泥泵浦19的控制方式大抵以计时器设定时间定期抽泥,抽泥时机与底泥状况并不相匹配,常导致抽出的底泥浓度不足或不均匀,使后续的脱水设施如压滤式脱水系统因为低浓度使脱水时间大符拉长,若为滤带式污泥脱水系统则因为底泥浓度不均匀使药剂混凝成效差不利脱水作业的进行；如果入流原水1浓度处于变动状态,采用定期底泥抽除程序，除了抽出的污泥浓度不均匀外,若底泥为高比重的物料若底泥累积过多再抽泥,常会导致,底泥管18内底泥沉积过久流动性差发生堵管的现象。现有沉淀池底泥抽除法采用定时抽泥法,无法依沉淀池的底泥量来抽除底泥,使抽出的底泥浓度不均,且易造成底泥管堵塞的状况发生,不利于后续脱水设施的作业,并造成沉淀排泥作业堵塞状况并非妥善处理设施。

因此，现有技术中需要一种新的技术方案解决上述问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种沉淀池刮泥机的高浓度底泥定扭距抽泥的方法及装置，解决上述背景技术中提到的现有刮泥机抽泥设施存在的问题。

本发明的技术方案为：

一种沉淀池刮泥机的高浓度底泥定扭距抽泥的方法，依沉淀池刮臂组刮除底泥产生的运转反作用的大小，决定排泥泵浦的抽泥时机及抽泥程序，本方法包括几个步骤：

一间歇抽泥步骤，原水注入沉淀池刮泥机的刮除底泥产生的运转扭力上升至设定的间歇抽泥扭力，排泥泵浦启动额定时间抽泥，抽泥时间到达额定值再关闭排泥泵浦停止抽泥额定时间，抽泥及停止抽泥交替运转至运转反作用力下降至设定的间歇断泥扭力，排泥泵浦停止运转，刮臂组刮泥的运转反作用力再升高至间歇抽泥扭力再进入间歇抽泥程序，使抽除的底泥浓度达到稳定目的；

一连续抽泥步骤，当刮泥机刮臂组的刮泥运转反作用力上升达到设定的连续抽泥扭力，排泥泵浦将连续抽除底泥使刮臂组(9)的刮泥运转反作用力下降至间歇抽泥扭力后，排泥泵浦停止连续抽泥步骤，再进入间歇抽泥步骤；

一洗管排塞程序，当实施连续抽泥额定时间运转扭力仍持续超越连续抽泥扭力达到洗管排塞扭力，此时停止原水注入沉淀池进行混凝污泥的沉淀作业，使刮泥运转反作用力停止再升高，接着阻断底泥流入排泥泵浦，将沉淀池上方的清水导入排泥泵浦通过其加压冲入排泥底管将堵塞物冲除后再进入连续抽泥步骤；

一举升抽泥步骤，于刮泥机运转过程中若扭力陡升超越洗管排塞扭力，并快速上升至举升抽泥扭力，有损坏传动减速机的可能，需将刮臂组紧急上升，于刮臂组上升过程持续排泥泵浦连续抽泥作业，刮臂组上升过程中当刮泥运转反作用下降至等于间歇抽泥扭力时，停止刮臂组上升，进入间歇抽泥程序，当刮泥运转反作用力下降至等于间歇断泥扭力时，排泥泵浦停止抽泥，刮臂组启动下降至刮泥运转反作用力等于间歇抽泥扭力后停止下降，再持续实施间歇抽泥程序，如此周而复始至刮臂组下降至额定下限位置恢复额定抽泥程序，上述各抽泥步骤的启动时机依刮泥机刮泥的运转反作用力的实际数值大小，来作为抽泥作业该启动实施那一抽泥步骤。

进一步，于实施洗管排塞步骤时排泥底管的阻泥阀及排泥管上的排泥阀闭锁阻止底泥流入排泥泵浦，清水管上的清水阀及洗泥管上的洗泥阀开启，使沉淀池的上方的清水循清水管流入排泥泵浦被加压循洗泥管冲入排泥底管将管内堵塞物冲除后，再切换所有控制阀复归原位,闭锁清水流入排泥泵浦导引底泥流入排泥泵浦,再进入底泥抽除作业。

一种沉淀池刮泥机的排泥底管的洗管防塞管路装置,该装置包括一清水导引管路,沉淀池筒槽底部排泥底管与排泥泵浦池外连接管上设置阻泥阀，排泥泵浦与阻泥阀间的排泥底管连接清水管至筒槽上方，清水管上装设清水阀可控制清水进出排泥泵浦入口端，借以导引清水流入排泥泵浦；

一洗泥管路,排泥泵浦出口端的排泥管设置排泥阀阻断排泥泵浦汲出物流出沉淀池，排泥阀与排泥泵浦间的排泥管上装设洗泥管连接至排泥底管，其管路衔接处位于阻泥阀与沉淀池间的排泥底管上，用以导引沉淀池上方清水循洗泥管冲入排泥底管将堵塞的泥团清除。

采用上述技术方案的本发明能够带来如下有益效果：

(一)沉淀池抽除的底泥浓度高且稳定，利于后续脱水设施的施作，节能且稳定。

(二).沉淀池抽泥量可依据原水内污泥浓度而自动改变抽泥模式，使刮泥机的运转反作用力均保持在安全范围内运转。

(三).具备排泥底管洗管程序，排泥底管堵塞时，可抽取池内清水洗涤堵塞管路，不需额外洗涤水源及泵浦，可确保排泥管道畅通以抽除沉淀池底泥。

附图说明

图1为沉淀池刮泥机进水及抽底泥运转示意图；

图2为本发明的沉淀池刮泥机的高浓度底泥定扭距抽泥方法的刮臂刮泥状态及底泥受力状态示意图；

图3为本发明的沉淀池刮泥机的高浓度底泥定扭距抽泥方法的排泥底管排泥状态示意图；

图4为本发明的沉淀池刮泥机的高浓度底泥定扭距抽泥方法的排泥底管洗管状态示意图。

图中，1-原水、2-混凝药剂、3-混凝槽、4-搅拌机、5-混凝污泥、6-整流筒、7-沉淀筒、8-沉淀池底、9-刮臂组、10-刮臂、11-刮板、12-溢流堰、13-澄清液、14-放流口、15-传动减速机、16-传动轴、17-集泥室、18-排泥底管、19-抽泥泵浦、20-底泥、21-沉降中污泥、22-回收水、23-走桥、24-刮板法线推泥力、25-刮板切线推泥分力、26-刮板向心推泥分力、27-拉力构件内拉力、28-拉力构件轴向剪力、29-拉力构件径向拉力、30-刮臂运转方向、31-排泥管、32-洗泥管、33-清水管、34-排泥阀、35-清水阀、36-洗泥阀、37-阻泥阀。

具体实施方式

以下结合附图及具体实施方式对本发明作进一步阐述；

如图2所示，沉淀池刮泥机进行刮泥作业时,沉淀池沉泥除了被刮板11推移力量往圆心方向推移，也沿着池底向中心倾斜的斜面使底泥借助重力往池心位移。刮板11焊设于刮臂10上与刮臂10轴心线倾斜某一角度，使刮板11弧线外径切线的法线有产生面向池心的向心推力26，此向心推力26足以将沉泥刮向沉淀池圆心的集泥室17，再以抽泥泵浦19将集泥室17底泥抽除完成刮泥机刮泥作业。刮泥机驱动刮臂组9转动实施刮泥作业,刮臂11推动底泥位移,底泥的滑动阻力将反向对刮臂施压产生运转反作用力,此运转反作用力等于刮泥机的传动减速机15的运转扭力,此反作用力与底泥的沉积浓度及沉积量成正比,可依据此刮臂组9刮泥作业产生的运转反作用力作为底泥抽除作业控制的讯号；若要使抽出的底泥污泥浓度均匀,则只要设定运转反作用为定值再启动抽泥泵浦19抽除底泥,当运转反作用力低于扭力设定值停止抽泥泵浦19运转,即可使抽出的底泥20浓度趋于稳定。刮泥机进行刮泥作业时刮臂组9外周的刮板11每旋转一圈才能将所扫曳区域的沉泥刮向内周下一片刮板11,因此外周沉泥需刮臂组9旋转数圈才能刮入池中心的集泥室17,实施刮臂组底泥抽除作业时外周刮板11的底泥阻力由于力臂长,即使中间的集泥池17内沉泥已被抽除,由于集泥室17周遭刮臂10力臂短,因此刮臂运转反作用力下降仍不明显,若抽泥时间太长将有可能抽到沉淀池内集泥池17上方的水体,使抽出的底泥浓度不均匀或浓度太低,因此抽泥频率可改为间歇抽泥方式,于所设定的运转扭力范围内,抽泥启动运转额定时间再停止抽泥一段时间,如此周而复使依据刮泥作业产生的运转反作用力讯号控制底泥抽除作业,使抽出的底泥20浓度稳定。

如图1所示，原水1流入沉淀池进行沉淀作业，原水1中混凝污泥5沉入池底借助刮臂组9的刮板11将沉泥刮入集泥室17累积，随着沉淀作业的进行，被刮板11刮来的底泥将积满集泥池17，泥位并逐渐升高覆盖底排泥管口与池内的清水隔绝，与池内中央形成环状污泥毯覆盖住集泥区17，俟池内底污泥累积足够数量形成足够的泥位高度再抽出沉淀池，避免抽到清水使底泥浓度降低的状况发生。集泥池17上方清水的比重远低于底泥，因此黏滞性低其流动性大于底泥，若底泥层厚度不足，抽泥作业时清水将因排泥泵浦19吸力加速清水流动穿透底泥层，与底泥同步流入排泥泵浦19将导致所抽出的污泥浓度降低，因此集泥区17上方底泥需累积足够高泥位再排泥，才能降低清水随底泥同步排出的状况发生。沉淀池的底泥的浓度与沉淀时间及泥床高度成正比，泥床累积高度越高，由于重力的压密底层的污泥浓度越高，沉淀时间越久重力压密作用越久将使底泥浓度相对提高；沉淀池底的排泥泵浦19选用流量需大于单位时间内混凝污泥5的沉降量，否则将导致污泥累积于沉淀池内，导致刮泥机的刮泥反作用力持续升高；当池底污泥累积至额定浓度时其流动性将变差，若所沉淀的污泥为比重高物料此现像更明显，将导致底排泥管18流动性不足发生堵管现像，因此底排泥管17内污泥流速需提高，借助排泥泵浦19的吸力将底泥吸向排泥泵浦19，此吸力与排泥泵浦的排量成正比，排量越大泵浦吸力越强，底排泥管18的堵塞机率将有效降低；由于排泥泵浦19的排量大于原水混凝污泥沉淀作业的产生量，若采连续抽泥模式沉淀池的集泥区17累积污泥被逐步抽除后，随着泥位降底将会抽到上方的清水，因此抽泥程序，将设定为间歇抽泥方式，排泥泵浦19的抽泥程序为抽泥额定时间，再停止抽泥额定，周期性重覆上述的抽停泥程序，当刮泥机刮臂组9将沉泥刮向集泥区17随着底泥的累积，刮泥机的运转反作用力将随的升高，当排泥泵浦19抽除底泥时集泥区17泥位降低，刮泥运转反作用力随的降低，因此我们取泥位上限时的运转扭力为间歇抽泥扭力，取抽泥时不致抽到池中清水的泥位下限的运转反作用力为间歇断泥扭力，于这个运转扭力范围内，交替抽除底泥。当原水中污泥浓度发生陡升状况，由于排泥泵浦17为定时抽泥，排泥量低于沉泥量，沉积的底泥将逐渐累积使刮泥机的运转扭力同步上升，若原水污泥陡升属于持续性的，因此当刮泥机运转扭力达到额定值在此称为连续抽泥扭力，则排泥泵浦19采取连续抽泥程序，将底泥快速抽除，使刮泥机运转扭力下降至间歇抽泥扭力时再进入间歇抽泥程序；当进入连续抽泥程序，排泥泵浦19连续抽泥额定时间刮泥运转反作用力仍持续上升至洗管排泥扭力，可能为底泥管18发生堵塞状况，可能是异物或流动性差的泥团堵塞管路，使刮泥机的底泥无法流至排泥泵浦19被加压排除沉淀池，则需立即停止原水1入水，使沉淀池的污泥不再进入刮泥机避免刮泥运转反作用力再升高,此时阻断底泥流入排泥泵浦19，排泥泵浦19出口端闭锁，排泥泵浦19抽取沉淀池内的清水加压此清水注入排泥底管18，由于排泥底管18与排泥泵浦19间已被阻断，因此清水只能沿排泥底管18流向集泥室17，排泥泵浦19的加压清水将排泥底管18的阻塞泥团冲除排向集泥室17，将排泥通道打通后进行排泥泵浦19连续抽泥程序至刮泥运转反作用降至间歇抽泥扭力，注入原水(1)再进行沉淀池沉淀作业。于刮泥机运转过程中若碰到扭力陡升至举升抽泥扭力，有损坏传动减速机的可能时，需将刮臂组9紧急上升，于刮臂组19上升过程持续排泥泵浦19抽泥作业，刮臂上升过程当刮泥运转扭力下降至间歇抽泥扭力时，停止刮臂上升，进入间歇抽泥程序，当刮泥运转扭力下降至间歇断泥扭力时，刮臂组9连续下降至刮泥运转扭力等于间歇抽泥扭力再持续实施间歇抽泥程序，如此周而复始至刮臂组9下降至额定下限位置，此步骤称为举升抽泥程序。

如图3、4所示，为本发明的沉淀池刮泥高浓度底泥定扭距抽泥方法的底泥管排泥管路图，其以沉淀池自身水源及原有的排泥泵浦19疏通已堵塞的排泥底管18，不需额外清洗水源及疏通泵浦。洗泥管路配置如下，筒槽底部排泥底管18与排泥泵浦19于池外连接管设置阻泥阀37可切断排泥底管18内的底泥流入排泥泵浦19，排泥泵浦19与阻泥阀37间的排泥底管18连接清水管33至筒槽上方，清水管33上装设清水阀35可控制清水进出排泥泵浦19入口端，借以导引清水流入排泥泵浦19；排泥泵浦19出口端的排泥管31设置排泥阀34阻断排泥泵浦19汲出物流出沉淀池，排泥阀34与排泥泵浦18间的排泥管31上设置洗泥管32连接至排泥底管18，其管路衔接处位于阻泥阀37与沉淀池间的排泥底管18上，用以导引沉淀池上方清水循洗泥管32冲入排泥底管18将堵塞的泥团清除。当进行沉淀池底泥排除作业时，排泥底管18上的阻泥阀37及排泥管31上的排泥阀34开启，清水管33上的清水阀35及洗泥管32上的洗泥阀36关闭使沉淀池的底泥被排泥泵浦19抽出再循排泥管31流出沉淀池排向最终污泥脱水设施；当进行排泥底管18管路堵塞的洗管排塞作业时，排泥底管18的阻泥阀37及排泥管31上的排泥阀34闭锁，清水管33上的清水阀35及洗泥管32上的洗泥阀36开启，使沉淀池的上方的清水循清水管33流入排泥泵浦18被加压循洗泥管32冲入排泥底管18将管内堵塞物冲除后，再切换阀位复归原位进入底泥抽除作业。

本发明的沉淀池刮泥机的高浓度底泥定扭力抽泥方法，依沉淀池刮臂组9刮除底泥产生的运转反作用的大小，决定排泥泵浦19的抽泥时机及抽泥程序，本方法区分成几个步骤：

一间歇抽泥步骤，原水1注入沉淀池刮泥机的刮除底泥产生的运转扭力上升至设定的间歇抽泥扭力，排泥泵浦19启动额定时间抽泥，抽泥时间到达再关闭排泥泵浦19停止抽泥额定时间，抽泥及停止抽泥交替运转至运转反作用力下降至设定的间歇断泥扭力，排泥泵浦19停止运转，刮臂组9刮泥的运转反作用力再升高至间歇抽泥扭力再进入间歇抽泥程序，使抽除的底泥浓度达到稳定目的；

一连续抽泥步骤，当刮泥机刮臂组9的刮泥运转反作用力上升达到设定的连续抽泥扭力，排泥泵浦19将连续抽除底泥使刮臂组的刮泥运转反作用力下降至间歇抽泥扭力后，排泥泵浦19停止连续抽泥步骤，再进入间歇抽泥步骤；

一洗管排塞程序，当实施连续抽泥额定时间运转扭力仍持续超越连续抽泥扭力达到洗管排塞扭力，此时停止原水(1)注入沉淀池进行混凝污泥5的沉淀作业，使刮泥运转反作用力停止再升高，接着阻断底泥流入排泥泵浦19，将沉淀池上方的清水导入排泥泵浦19通过其加压冲入排泥底管18将堵塞物冲除后再进入连续抽泥步骤；

一举升抽泥步骤，于刮泥机运转过程中若扭力陡升超越洗管排塞扭力，并快速上升至举升抽泥扭力，有损坏传动减速机的可能时，需将刮臂组9紧急上升，于刮臂组19上升过程持续排泥泵浦19连续抽泥作业，刮臂组9上升过程当刮泥运转反作用下降至等于间歇抽泥扭力时，停止刮臂组9上升，进入间歇抽泥程序，当刮泥运转扭力下降至等于间歇断泥扭力时，排泥泵浦19停止抽泥，刮臂组9启动下降至刮泥运转反作用力等于间歇抽泥扭力后停止下降，再持续实施间歇抽泥程序，如此周而复始至刮臂组9下降至额定下限位置恢复额定抽泥程序，上述各抽泥步骤的启动时机依刮泥机刮泥的运转反作用力的实际数值大小，来作为抽泥作业该启动实施那一抽泥步骤。

本发明的具体作业流程如下：

当进行沈淀池刮泥机沈淀抽泥程序时，首先确认刮臂组9是否在下限位置，若不在下限位置则令刮臂下组9下降至额定下限位置，启动刮泥机运转并注入原水1至沈淀池进行原水1沈淀作业，刮臂组9运转将底泥刮入沈淀池心，并设定间歇抽泥扭力及间歇断泥扭力，观察抽除底泥的浓度，当污泥浓度太稀，则调高间歇断泥扭力，并拉长间歇停止抽泥时间，则使底泥沈降时间拉长且刮臂组9刮入集泥池17量增多，集泥池17上方底泥液位升高使排泥泵浦19不致吸到池内清水，令抽出的底泥浓度高并达到稳定的状况。当沈淀池底泥沈淀量高于间歇抽泥步骤排泥泵浦18的排泥量，则进入连续抽泥程序，排泥泵浦19连续运转将底泥连续抽出，使排泥泵浦19的排泥量大于沈淀池混凝污泥5的沈淀量，持续抽泥至刮臂运转扭力降至间歇抽泥扭力再进入间歇抽泥程序。当连续抽泥额定时间，刮泥机的刮臂刮泥反作用力超越连续抽泥扭力后持续上升至洗管排塞扭力，停止原水1注入沈淀池，排泥底管18上的阻泥阀37及排泥管20上的排泥阀34闭锁阻止排泥管18内底泥流向排泥泵浦19，清水管33上清水阀35及洗泥管32上的洗泥阀36开启，导引沈淀池上方的清水流向排泥泵浦19，排泥泵浦19的加压清水冲入排泥底管18，清洗排泥底管18额定时间后，再将阀位复归原位后实施刮泥连续抽泥步骤，至刮泥运转反作用力下降至间歇抽泥扭力，再重新注入原水1实施间歇抽泥步骤。于刮泥机运转过程中若扭力陡升超越洗管排塞扭力快速达到举升抽泥扭力，有损坏传动减速机的坑可能时，需将刮臂组9紧急上升，于刮臂组19上升过程持续排泥泵浦19连续抽泥作业，刮臂上升过程当刮泥运转扭力下降至间歇抽泥扭力时，停止刮臂组9上升，进入间歇抽泥程序，当刮泥运转扭力下降至间歇断泥扭力时，排泥泵浦19停止抽泥，刮臂组9启动下降至刮泥运转扭力等于间歇抽泥扭力后停止下降，再持续实施间歇抽泥程序，如此周而复始至刮臂组9下降至额定下限位置恢复额定抽泥程序，上述各抽泥步骤的启动时机依刮泥机刮泥的运转反作用力的实际数值大小，来作为抽泥作业该启动实施那一抽泥步骤。

本发明的沈淀池刮泥机高浓度底泥的定扭距抽泥方法，实施间歇抽泥步骤，使抽泥作业时排泥泵浦19抽除底泥时，底泥层覆盖集泥区17而不致抽到池中清水，使排除的底泥浓度高且均匀稳定；沈淀池沈淀过程中，当原水1内含泥量增多使间歇抽泥步骤时排泥泵浦19的排泥量低于沈淀池污泥的沈淀量，排泥泵浦19自动连续抽泥使抽泥运转扭力下降，而能依原水污泥浓度的变化改变抽泥的程序，使刮泥运转扭力能控制在额定值内；当排泥底管18堵塞底泥排不出使刮泥运转扭力上升，则停止原水1注入沈淀池，启动洗管排塞步骤，排泥泵浦19抽取沈淀池中的清水，冲入排泥底管18排除堵塞物，保持排泥底管18的畅通，使抽泥作业稳定；面对突发的扭力陡升状况，可强制刮臂组9急速上升快速降低运转扭力，避免损坏传动减速机，并实施举升抽泥步骤降低运转反作用力，令刮臂组9下降至额定位置恢复额定抽泥程序。