潜水推流系统在给水构筑物调节前池的应用研究

潜水推流系统在给水构筑物调节前池的应用研究

胡兆雄

广州市自来水有限公司 ,广东广州 510000

摘要：为解决某引水工程原水配水泵站调节前池池底淤积问题，在工程营运后再配置安装了整套潜水推流系统以解决问题.本文简要阐述了潜水推流器系统布置、操作规程、运行效果等，对运行问题发现的问题进行分析和提出改良建议。

关键词：潜水推流器；给水构筑物；推流搅拌；工程应用

1 系统简述

1.1背景

某大型引水工程运行约2年时，运营部门技术人员对工程内原水配水泵站调节前池进行了停池观察，水位降低后发现调节前池存在积泥问题，积泥在池底四角及中部已形成分布不规则的山丘状积泥（以河泥为主、含沙量较低、粘性大、而且伴有水生贝类），另外，在水位减低过程中积泥层内有气泡释出。

经过推断，这是由于整池水流流速分布不均匀和偏低所至。如维持现状，积泥将日益严重，进而影响前池的有效水位。为避免上述情况的严重化，运营部门分别在配水泵站1-5号调节前池配置安装了潜水推流器系统。

1.2系统简述

原水配水泵站调节前池共分为6格，自编号为1#-6#前池（6#前池为备用），工程方案具体配备如下：

工程特点：潜水推流器布置在三个方向，两侧池壁布置和进水口池壁布置；进水口布置的推流器为将原水尽可能向前推送，增加前池前端的流速；而两侧池壁布置的推流器为增加原水絮流状态和局部加速，制造旋涡，系统整体设想为增加原水在调节前池中絮流状态和提高流速。

工程布置：

1#前池：配置4台7.5Kw潜水搅拌机（QJB7.5/12-615/3-480），布置方式为：进水端两角各1台，两侧池壁各1台，潜水搅拌机可通过支撑架按需平面旋转至搅拌角度（40^o~140^o）

2#前池、5号前池：配置6台10Kw潜水搅拌机（QJB10/12-615/3-480），布置方式为：进水端两角各1台，进水口两侧各1台，两侧池壁各1台，潜水搅拌机可通过支撑架按需平面旋转至搅拌角度（40o~140o）；

3
#前池、4#前池：配置4台10Kw潜水搅拌机（QJB10/12-615/3-480），布置方式为：进水端两角各1台，两侧池壁各1台，潜水搅拌机可通过支撑架按需平面旋转至搅拌角度（40o~140o）；

每
组池为独立的控制单元，每组池的启动以错峰形式逐台启动。

1.3系统运行规程

由运营部门按操作规程进行运行管理，具体规程如下：

（1）日常操作（不调整推流器角度时）

（1.1）每次开启推流器前，务必先行检查推流器旋转杠上角度转盘上销钉是否固定，在销钉固定情况下方可开启推流器；

（1.2）手动模式下：原则上按1号、2号、3号、4号、5号、6号……顺序开启推流器；

（1.3）远程控制下（按目前程序编排）：1号池每日8时、14时自行启动；2、4号池每日10时、16时自行启动；3、5号池每日12时、18时自行启动。

（2）推流器按照以下过程手动操作：将推流器控制箱内按钮全部打至手动位置；在观察电源按钮灯亮时，按顺序按下“启动”按钮，直至对应机组“运行”指示灯点亮；至此开机过程完成。按下对应机组“停止”按钮，直至对应机组“启动”灯熄灭，“停止”灯点亮，至此关机过程完成。

（3）如需调整推流器的推流角度，务必在对应推流器停机情况下进行。

（4）为得到不同的推流效果，可通过调整推流器推流角度实现，在确认需调整推流器停机状态下，将推流器旋转杆上角度转盘销钉拔出，盘动推流器旋转杆至相应角度，然后插入销钉固定后，开机观察效果。

定于每月的1~5日调整相应推流器推流角度;

日常运行角度（示例） 调整后运行角度（示例）

1.4 推流搅拌效果浅析

1.4.1通过不同的组合方式获取不同的推流搅拌效果

在试运行过程中发现，与设计时设想一样，推流器如顺水流开启即产生流速叠加作用，如对流状态下开启即产生局部絮流作用（局部产生漩涡起搅拌扰动作用）。流速叠加作用可改善因前池出水口端瞬间散流时导致各方向流速不一致的效应，可稳定出流时整体流速；搅拌扰动作用则可扰动击散池底积泥，使其随流往前推进，同时也可以防止新进原水易沉物下沉积累。试验过程中尝试了多种推流器组合方式进行推流，目前已基本上将前期清疏余留的积泥顺水流推走，阶段性效果明显（试验时组合方式（前搅后推、后搅后推，一搅三推）详见附图及介绍）。

（1）后搅后推（图中A为后区，B为前区）

该组合主要适用于原水浊度高时或需要削减前区积泥时，通过池壁两侧搅拌器对流使A区产生絮流区，同时进水端搅拌器的流速叠加作用，使积泥或原水容沉物处于悬浮翻滚状态，最终沿水流方向往出水端前进。该组合可与后搅前推组合搭配，使积泥稳定向出水端方向前进。

2. 前搅后推

该组合主要适用后端积泥处于悬浮状态或原水浊度较低时，通过池壁两侧搅拌器使B区产生絮流区，同时进水端搅拌器的流速叠加效应，使原水易沉物迅速通过A区，同时在B区形成悬浮状态，此刻水泵的吸力也共同将易沉物带走，保持原水浊度。该组合可作为前搅前推的后续组合实施。

（3）一搅三推

该组合主要适用于驱散零丁积泥所用，通过三部推流器产生的流速叠加效应与1部推流器的定向搅拌效应，使局部零丁积泥顺水流带走。该组合可作为特殊手段扫除各部位的积泥，使搅拌器的使用适应性更加广泛。

1.4.2 根据前池运行周期确定推流器组合方式获取良性循环效果

项目设计时，考虑到，每年水讯存在枯水期与丰水期，而枯水后期到丰水初期，浊度相对偏高，原水中沉积物较多；而枯水初期、丰中后期，则浊度相对较低，来水水量较少（虽可通过水泵调节稳定来水量）。根据水讯不同的阶段，设想通过推流器不同组合方式获取稳定的搅拌推流效果。前阶段的组合尝试印证了推流器的“搅拌推流”作用，现阶段则按照水讯的阶段确定组合方式。例如试运行期间为丰水期中后期，推荐推流组合方式为“前搅后推”方式。

1.4.3 运行方式及能耗计算

每日2班运行（早上9时~10时，下午17时~18时）共2个小时。简单计算每日耗能约为7.5*4*2+10*20*2=460千瓦时，约460x0.63=37.8元，年费用约为1.38万元。视实际情况进一步调整运行机时，根据运行情况，目前运行机时尚有缩减的空间。

1.5 运行观察及效果

运行一年后，运营单位停池观察，根据积泥区的区域化和流道化现状，在推流系统附近的区域积泥明显少于其他区域，但部分中间区域的积泥呈丘陵状和区域化，前池内存在推流盲区。

根据推流系统的工作原理，单个推流器是增加对应推流区域的流速，目的是缩减原水在池体中的停留时间；多个推流器配合就是增加对应推流区域的流态复杂性，目的是使区域内形成漩涡流态或混流状态，理想状态是使原水呈漩涡状态向前移动，迅速到达水泵吸水区。目前看，这个理想状态未能达到，只在局部区域有实现，整体区域因长时间未调整推流角度，导致覆盖不到的盲区（四个角）和推流强度的削减区（中部）积泥呈增加趋势。

2 总结和改良建议

2.1总结

在污水净水构筑物中推流系统应用较多，而在给水构筑物中布置推流系统则为较少数。本工程实例可为给水工艺中大型调节前池防淤清淤提供了参考和借鉴，本方案在运行过程中并未向外排放污染物，从某程度上也降低污染产生的几率（减少淤积），系统简单而严谨，应用的设备产品市场成熟，国产化程度高。对于运营管理部门来说，将大大减少因池体积淤清淤问题带来的困扰，也节省大量的人力成本。

2.2 本工程的改良建议

2.2.1在现有的设备设施的基础，加强设备的巡查巡检，按操作规程进行定期的推流器角度调整，加密调整的频率，先将推流器周边的积泥逐步搅松并随水流带走，释放推流器的推力，使推流效果前池中部延伸，保证现有系统的功能；

2.2.2在各前池两侧各增加1台推流器，以增加侧向和横向的推流搅拌效果，减少推流盲区，大面积增加前池内的漩涡区域，打断原水中颗粒的静止沉积过程，虽然搅拌会增加颗粒碰撞结合的进度，但停留时间较短的情况下，结合成的大颗粒将在沉淀前会随原水进入水泵配送至下级配水管网。

2.2.3加推流系统的自控和监控设备，有效调控和监控推流系统，在成本允许的情况实现远程控制推流器的角度调整，通过改造推流器的支撑设施，实现推力器的上下移动，从二维操作转变为三维操作模式。

2.2.4 在前池内设置无人作业小船，小船底部增加汽水搅拌设备，无人小船定期按程序游走于前池内，扫荡前池积泥；

2.2.5定期停池观察池底情况，籍此在前池恢复生产时进水产生的瞬时动能在前池内形成由后往前的原水涌动，将池内的积泥往前推送，后续利用推流器系统逐步排清积泥。