[科普中国]-机械排泥

机械排泥是指用机械吸泥或刮泥排除净水构筑物内沉淀污泥的方法。适用于原水浊度较高，排泥较频繁的水厂。机械排泥效果好，一般不需要定期放空洁洗，并减小劳动强度。但必须加强维护，保证运行正常。排泥机械形式很多，有用于平流、斜管、斜板沉淀池和澄清池等各类排泥机械。按机械构造可分为桁架式、牵引式、中心悬挂式；按排泥方式，可分为吸泥机和刮泥机等。

简介机械排泥是指用机械吸泥或刮泥排除净水构筑物内沉淀污泥的方法。适用于原水浊度较高，排泥较频繁的水厂。机械排泥效果好，一般不需要定期放空洁洗，并减小劳动强度。但必须加强维护，保证运行正常。排泥机械形式很多，有用于平流、斜管、斜板沉淀池和澄清池等各类排泥机械。按机械构造可分为桁架式、牵引式、中心悬挂式；按排泥方式，可分为吸泥机和刮泥机等1。

常规平流沉淀池排泥方式排泥设备的设置可按污泥量、池数、有无富余池容量、机械的可靠程度、排泥操作状况及经费等因素来决定。常用排泥机械有吸泥机、刮泥机两大类。

刮泥机通过刮泥板将沉淀池底部污泥刮至集泥槽，通过排泥管道排出池外。刮泥方式有链条式、油压往复推进式以及单轨式刮泥机三种。吸泥机将沉降在池底上的污泥刮到泵吸泥口，通过泵吸，边行车边吸泥，然后将污泥排出池外。吸泥机有虹吸式和泵吸式、泵虹两吸式。虹吸式采用潜水泵配水射器或真空泵来形成真空，利用沉淀池与排泥槽内的液位差排泥；泵吸式直接采用潜污泵抽取沉淀污泥；泵虹两吸式由至少两根并排设置的吸泥管和串接在吸泥管上的泵/虹转换排污泵组成，能够根据颗粒沉淀规律进行吸泥，做到在污泥区泵吸吸泥，在沉降区虹吸吸泥，在清水区破坏吸泥，节约了大量水源。

刮泥机与吸泥机的区别主要在于作用机理的不同。吸泥机是吸泥和刮泥一体设备，利用池内液位与泥槽内泥位之间的液位差将池底的污泥“吸”出来。由于污泥沉淀的不均匀在吸泥过程中容易吸出大量的水分，使回流污泥浓度降低。刮泥机利用污泥的沉淀性能，在池底将自然沉淀的污泥拖刮到出泥管道排除，随沉淀时间的增加，池底污泥浓度增加，可以提高回流污泥浓度。

现有水厂改造实例福州城门水厂设计水量为10万吨/日，一组平流沉淀池设计处理能力为5万吨/日，沉淀池长91m，池宽16m，单边池宽8m，水深3.6m，原排泥方式为虹吸式吸泥机。水厂于2000 年竣工投入运行，经过近十年的运行，发现虹吸式吸泥机存在以下缺点：排水量约150 吨/日，污泥含水率较高(约99.9%) ，吸泥不干净、有死角，同时沉淀池池面铁轨易生锈，污染水池也影响美观。2008年将虹吸式吸泥机改造为单轨式水下刮泥机。

由于现状平流沉淀池的底部是清水池，所以只能在沉淀池池底的上部重砌一个集泥坑，集泥坑位于沉淀池进水端。由于水下刮泥机刮入集泥坑预沉，污泥含水量降低(改造后排泥水含水量降低至97%)，同时排泥采用泵吸与扩张嘴结合的方式，泵吸为主，扩张嘴为辅。

由于沉淀池长91m，但仅设置一个集泥槽，为缩短刮泥机刮泥时间和回程的工作时间，选择了两刮板刮泥机，同时考虑减小刮泥板对水流的扰动，采用前刮板(距排泥槽近) 高，后刮板低(距排泥槽远)的设计。

水下刮泥机已运行4年多，刮泥机排出的污泥浓度很高、排泥水量也明显减少。源水浊度在30NTU以下，一天刮一次泥即可；源水浊度在30NTU～70NTU时，一天刮两次泥即可；每天排泥量约20t，与虹吸排泥方法相比每天少排泥浆100多吨。在刮泥机运行一个月后，排空沉淀池检查，池底刮泥干净平整，没有虹吸式吸泥机在池两端和中间存在积淤及漏刮现象2。

新水厂排泥方式优化设计实例福州大学城清源水厂平流沉淀池于2010年动工，施工期间与建设单位协商确认后，确定结合福州城门水厂改造的经验及运行成效，将原设计的虹吸式吸泥机改为单轨式水下刮泥机。

( 1) 集泥槽的设置

由于清源水厂沉清池排泥方式改造是在池体打桩阶段提出改造，故集泥槽的设计需结合原设计图纸进行改造，以免对工程造成影响。原设计该沉清池总长127. 7m，池宽7. 96m，水深3. 2m，沿池长方向均布4 道沉降缝。与结构专业协商后，确定将池体沉降缝两侧的悬挑部分改造为集泥斗，泥斗宽度为2. 05m、深1. 4m、长1. 99m。同时考虑到在池体出水端增设1道宽度为1. 0m、深0. 8m 的集泥槽，集泥槽顶向出水方向是一个由水泥砌成2m 长的斜坡，以防止积泥。排泥方式确定：考虑到沉淀池内积泥的浓度情况，除最末端集泥槽采用穿孔排泥管排泥外，泥斗排泥汇至4根DN200排泥管内排放。

由于考虑到集泥斗的设置，需相应增加絮凝区的长度，从而反应时间加长。絮凝时间由18.81min延长为22.85min。由于该水厂原水浊度较低，反应时间的延长也有利于矾花的形成; 而沉淀区的缩短，基本仍可满足2.0h的沉淀时间，故集泥斗的设置是合理的。

同时与城门水厂集泥槽相比，集泥斗的设置也增加了沉淀污泥的存储容积，从而可进一步减少排泥频率，减少排泥水水量。同时，通过排泥管排泥，无需泵抽排泥，减少相应的设备，从而减小相应的电耗以及运行维护。

( 2) 刮板模式改造

福州城门水厂刮泥板模式清源水厂沉清池刮泥板模式本次工程设计时，考虑到虽然刮泥机运行速度很慢不易造成扰动，但是刮泥机翻板时对已沉淀污泥仍会造成一些搅动，同时本工程已将集泥区沿池长方向均布，所以在刮板设计时考虑仅设置一个双向刮板。刮泥台车在沉淀池底往复行走，通过车架台上的双向刮板往复刮泥，台车行走到沉淀池两端尽头时，刮板本身不翻转，停顿几秒后向另一方向行走继续刮泥。双向刮板不仅避免刮板翻转时对沉淀污泥的扰动，而且可避免刮板翻转导致的机械损伤，同时在实际运行中也能更好根据沉淀池排泥的规律调节刮板工作模式。

由于平流沉淀池池长较长，链条在运行后存在一定长度变形拉长，所以需定期对链条进行维护管理。本次工程还考虑在池体末端设置启闭机，用以调节链条的长度，从而减少池体停产维护的同时减少工人劳动强度。

(3) 排泥控制

沉淀池的污泥量与原水浊度及制水量有关，从而也影响到刮泥机的开启。城门水厂沉淀池主要是根据现状的运行经验，确定水下刮泥机的运行。这种排泥方式简单方便，易于操作，排泥效果也不错。许多生产性试验表明：池底沉泥主要集中沉淀池的前半段，沉淀池后段排出的泥水含固率往往较低，自动定时全程排泥就会导致排泥水量的增多，造成水资源的大量浪费。

结合城门水厂的经验及相关的调查研究，本次设计排泥控制时主要考虑采用时间控制，同时增设超声波泥位计用以调节排泥的模式，可根据积泥的实际情况，调节刮泥机的运行，以达到减少排泥水量的目的。由于该项目现阶段刚完成刮泥机的安装，沉淀池主体尚未试运行，尚需待通水运行后，进一步观测污泥量与源水浊度及制水量的关系，并调整确定刮泥机在泥位为多少的情况下开始刮泥以及最佳的运行模式。

总结作为制水企业，对水资源短缺的体会更为深刻，更加了解节水的重要性。作为水处理构筑物的主要单体，平流沉淀池排水量约占水厂自用水的40%，因此对其机械排泥系统优化，降低排泥水含水量，减轻后续排泥水处理的负荷，从而在制水过程中节约自用水，不仅具有重大的环境效益、社会效益，也具有较大的经济效益3。

本词条内容贡献者为:

石季英 - 副教授 - 天津大学