国内旋转式撇水器关键设计点的优劣分析

国内旋转式撇水器关键设计点的优劣分析 无锡金源环境爱护设备有限公司 杨昕 提要本文通过介绍国内旋转式撇水器各关键部件的不同设计理念和方案，并进一步分析它们的优劣和适用场合。本文可以作为工艺设计人员设备选型时的参考，也可以作为年轻设计人员的基础入门学习。 关键词撇水器 自由出流 沉没出流 出水堰口 挡渣形式 出水总管支点 预批式活性污泥法SBR和其变异工艺如CAST法、ICEAS法、DAT-LAT法因其所具有的流程简洁、管理便利、占地少、处理效果好、投资成本和运行成本低等优点，目前在国内污水处理中得到了极大的推广和应用。该工艺所用的核心设备就是撇水器又称为滗水器。在各种形式的撇水器中间，旋转式撇水器又因其具有处理量大、运行牢靠、运行后适应工艺改变的调整实力大等优势，成为了运用最广泛的机型。正因为其所拥有的广袤市场和膨大的潜在用户，目前生产该产品的企业如雨后春笋般涌现，各种各样的旋转式撇水器使人纷繁芜杂。 笔者长期从事该产品的设计工作，感觉有必要把自己的一些想法和观点系统地阐述出来，作为工艺人员选型的参考或供年轻设计人员的入门学习。因为是个人的观点，难免存在错误之处，还望各位老师和同仁指责指正。 通常一台完整的旋转式撇水器应当包括驱动系统、出水堰槽、挡渣机构、下降泻水管、出水总管，水下轴承、自控装置等部件。依据目前国内旋转式撇水器的现状，笔者感觉设计理念主要的差别在以下几个方面①堰口究竟采纳沉没流出水还是非沉没流出水，这干脆确定了驱动方式的选择、推杆及撇水器主体连接位置的确定。②出水槽选择单口出流还是双口出流。③是采纳浮筒式挡渣还是采纳固定式挡渣。④水下轴承是单支点还是双支点。下面我们就来分析一下它们的优劣点。 1． 出水流态选择的分析 我们在此探讨的出水流态采纳沉没流还是非沉没流，是指堰口处。对于出水总管外排口处的流态观点是统一的，原则上采纳非沉没流自由流出流，即出水总管高于外排水面。否则必需依据沉没流出水计算出水总管的管道损耗，必定要抬高最低撇水水位标高或增大下降泻水管和出水总管的管径此点可以参见本人的浅议旋转式撇水器几个关键尺寸的确定 下面的出水堰槽图1是采纳由沉没流到非沉没流出水的示意图，出水堰槽图2是采纳衡定非沉没流出水的示意图。 堰口采纳沉没流出水的撇水器，并不能够使堰口的出水衡定在沉没流状态。它的整个撇水周期是由若干个相同的小周期组成的，在每个小周期内堰口的出水流态都由沉没流渐转为非沉没流。我们结合图1来详细说明这个流态的转变过程。 图1左边视图为周期起先阶段的出水堰口流态状况，在驱动推杆的作用下堰口前部水位雍高H通常为100mm，此时堰后水位高度Δ为80mm，即Δ/H0.8，这是形成沉没流的充份条件。依据标准堰流量计算公式计算此状态下的堰口负荷Q1maxm2g1/2H3/2 0.42试验值x2g1/20.13/2 58.8l/m.s。 因为驱动推杆为步进式工作，当堰口前部水位雍高H为100mm时，即停止动作并保持一个时间t，在这个时间t内，堰口水位将渐渐下降，当水位下降到50mm时如图1右边视图所示，驱动推杆将重新工作。堰口水位雍高H50mm将是该出流方式最低的堰口负荷，依据笔者浅议旋转式撇水器几个关键尺寸的确定文章中的计算结果可知此时为非沉没流出水，堰口负荷Q1min22 l/m.s。所以我们可知该种出流方式的堰口平均负荷应当为Q1均58.822/240.4 l/m.s。 采纳衡定非沉没流出水的撇水器堰口流态可以参见图2，依据笔者浅议旋转式撇水器几个关键尺寸的确定文章中的计算结果，最经济的堰口负荷取值可以达到35 l/m.s，极端负荷也可以取到40 l/m.s。 经比较可知，两种出流方式的堰口负荷差距不是太大，所以在实际运用时，两种撇水器出水堰槽的长度差距不是太大。但是在出水流态上，采纳衡定非沉没流出水的撇水器因为是匀速平稳出水，对沉淀泥层不会产生扰动。而采纳沉没流出水的撇水器，因其出水流态始终在沉没流 非沉没流 沉没流之间改变，出水速度特别不稳定，必定会对沉淀泥层产生肯定的扰动，有可能使沉淀污泥随水流排出反应池，从而影响出水水质。 在此须要说明的是非沉没流出水的撇水器因为它设计时考虑的就是非沉没流出水，所以假如因设计的误差产生堰负荷不够或流速达不到设计值，从而产生堰前水位雍高急剧上升的现象，这对于撇水器正常工作是灾难性的。最终的结果只能以降低单位时间的撇水量为代价。究其缘由是一个稳定的非沉没流出水的堰口，必定存在稳定的堰口水位雍高h和堰口槛高f。不管是出现堰口负荷超过设计值还是因后面管路负荷超标，都将造成堰前水位的雍高增高，雍高增高会增大出水流量，但当堰后水位高于堰顶，并达到堰前水位雍高的0.8倍时，将发生沉没出流，泄流实力将减小。此时要维持流量不变，则堰前水位必需更加雍高。瞬间增加在堰口上的巨大水流将把出水堰压入水中，增快的水流使出水量得到增大。短暂的一段时间后，随着堰前水位雍高的减小，出水流态又重新复原成非沉没流出水，出水堰从水中又跃升出来。当这种状况反复出现时，对于撇水器的钢结构件和驱动系统的损害是特别明显的。 而依据沉没流设计的撇水器，因为设计时就考虑到上述状况，其驱动推杆的连接点在泻水管的中部，整个设备所受水流的冲击实力得到很大的增加。相比较来说采纳非沉没出流的撇水器正常运行时的性能优势明显，但它超负荷运行的实力不大。而采纳沉没流出流的撇水器运行时出水流态并不志向，但它超负荷运行的实力相对较大。通常后者及前者相比，因水流速度的加快，泻水管数量会少些，出水总管管径会小些。整体的制造成本应当后者低。 采纳非沉没出水的撇水器，典型的驱动方式是由减速机、升降丝杆、水平连杆、长连杆和摇摆臂固定在出水总管上组成的连杆机构，该机型大撇水量工作时驱动问题已得到满足的解决。采纳沉没流 非沉没流 沉没流出水的撇水器，典型的驱动方式是电动推杆，电动推杆及泻水管的中间部位连接。其大撇水量工作时驱动问题目前解决的并不好。 2． 出水堰口形式的对比 旋转式撇水器通常都是单堰口出水，也有个别制造商采纳双堰口出水。图3、图4分别 为双堰口出水和单堰口出水撇水器的示意图。 双堰口出水撇水器由驱动系统、摆臂杆、推杆、拉杆、双口出水堰、顶部旋转套、下降泻水管、出水总管等部件组成。其中摆臂杆、推杆、下降泻水管和理论连线A组成了驱动四连杆机构；而由拉杆、双口出水堰、下降泻水管和理论连线B组成的平行四边形，保准双口出水堰匀称、垂直地下降，两侧堰口的负荷保持在相等的范围内。我公司的MRD撇水器为单堰口出水撇水器如图4所示，运行由水平杆、传动杆、摆臂和理论连线C组成的驱动四连杆机构来完成。 通过两种结构的对比，我们可以清晰地知道，从提高单位长度出水堰的负荷理论上双堰口应当是单堰口负荷的两倍、降低制造成原来说，双堰口出水撇水器比单堰口出水撇水器有比较大的优势。但双堰口出水撇水器在结构上比单堰口出水撇水器困难的多。它需解决如下几个问题①不仅要保证单条出水堰长度方向的水平，而且必需保准两侧堰口的负荷相等即保准两侧堰口组