首页> 资源> 论文>正文

黄河岸边直接取水存在问题及解决措施

论文类型 技术与工程 发表日期 2000-10-01
来源 《工业用水与废水》2000年第5期
作者 张世哲
关键词 黄河 水源 给水 河床滚动 磨损 休克疗法
摘要 本文以长铝公司水源车间岸边式直接取用黄河水为对象,结合近十几年的运行经验,介绍了黄河滚道、设备磨损、一级处理的情况及对水厂生产的影响,探讨了为稳定生产所采取的措施。

张世哲
中国长城铝业公司水电厂,河南 450041

  摘要:本文以长铝公司水源车间岸边式直接取用黄河水为对象,结合近十几年的运行经验,介绍了黄河滚道、设备磨损、一级处理的情况及对水厂生产的影响,探讨了为稳定生产所采取的措施。
  关键词:黄河;水源;给水;河床滚动;磨损;休克疗法
  中图分类号:TV671
  文献标识码:B
  文章编号:1009-2455(2000)05-0013-02

  长铝公司黄河水源车间是以黄河水为水源的高浊度水处理厂。70年代初开始勘察论证、设计施工,1987年7月试车投产。该工程设计取水构筑物时,参阅了大量黄河水文历史资料,并结合实际情况进行了充分的科学论证,确定在荥阳县王村乡孤柏咀村采用岸边式地下取水泵站取水。该泵站至一级构筑物Φ100 m辐射式沉淀池有效高差为96.5 m。由两条长约600 m,DN 1200 mm的管道输水,是黄河中下游唯一不经预沉池直接从黄河取水处理的水厂。工艺流程如图1所示。由于黄河水质在中下游地区四季变化大,又没有成功运行经验,因此在生产中仍存在不少问题。

1 取水部分

1.1 存在问题
  随着水源车间的投入运行,泵站取水困难日益加剧,这主要表现在以下两个方面。
1.1.1 河床滚动
  由于黄河中上游两岸拦水、修坝以及水土严重流失等原因,河床不断滚动,水量明显减小。如1997年6月25日三门峡水文站预报黄河流量仅为24.4m3/s,7月3日为34m3/s。据资料记载,河床背离泵站地点的滚动,过去几十年从未发生过,而近几年却反复出现这一情况,表1即是近年来黄河河床滚动较大的几次记录。出现时间均为6月、7月、8月三个月份,并为主汛期阶段。

表1 近几年黄河河床流滚动情况 时间 1995.7.22晨 1996.7.22晨 1997.7.24晨 河床滚动现象 水位剧落,大量泥沙淤积于吸水口上游 大量泥沙淤积于吸水口处,高出捞草作业平台200mm左右 水位下降,河床向对岸滚动,只有一股回流水 滚动距取水口距离 500m左右 100m左右 180m左右

1.1.2 水泵磨损
  取水泵站为合建式岸边取水构筑物,进水井与泵站的基础在相同标高上,水泵自灌启动,每台泵单独配有进水间,进水间内设有格栅两道,闸板两道。ZH-3000旋转格网1台,有6台双吸卧式离心泵(黄河一号H1)送往净水厂,水泵扬程为100~105m,流量为0.8 m3/s,水泵运行台数,随含沙量变化进行调整。
  由于每年黄河峰期含沙量在30kg/m3以上可达1个月左右,年平均含沙量在5kg/m3以上,设备磨损非常严重,单台泵运行3000 h后,出水量只能达到0.3m3/s,叶轮磨损2cm左右,口环几乎报废,泵壳出现极明显的蜂窝并整块脱落,出水阀门口环、闸板出现蜂孔,开闭失灵。
1.2 采取的措施
  针对河床滚动这一难题,为了能够安全稳定取水,使进水口不被堵塞断流,挖泥船似乎可以解决问题。但由于一次性投资太大,利用率低,整体效果差,不可取。考虑到实用性,在水泵出水管上接一DN200 mm管至泵站吸水口,在吸水口处分出5个DN50 mm软管进行人工强力冲刷,以扩大加深连通沟渠。这样既可保证生产运行,又减少人力、物力、财力的浪费。
  至于水泵磨损情况,几年来,每年峰期前必须将水泵更新或将水泵叶轮、口环更新,枯水期拆泵大修,并在黄河管理委员会抗磨研究所的帮助下,对水泵叶轮和泵壳进行抗磨涂料保护。年单台泵大修费用达15万元左右,致使维修费用过大,成本升高,且效果并不理想。后采用渣浆泵黄河一号泵(XH1),改变了叶轮出水角度,泵壳加可换耐磨衬,叶轮采用铬铁,磨损量减小,备件费降低,出水效率提高,每台泵仅节电一项可年节约资金149.5万元,效果非常明显。

2 一级处理

2.1 现状和存在的问题
  水源车间处理系统一级净化构筑物为2个Φ100 辐射式沉淀池,设计工艺尺寸及停留时间为:总面积F=7850 m2;有效面积Fob=7490 m2;有效水深Hob=2.5 m;最大水深Hmax=7.15 m;有效容积Wab=18700 m3;停留时间三期t=6.95 h?四期 t=5.96 h。池上设周边传动桁架刮泥机,刮泥板的平面形式为带有不变角度θ>45°的对数螺旋线形式,刮泥板距池底为8~10 cm。在池中心底部设集泥坑,刮泥机将沉积于池底的泥沙汇集泥坑后,借池内静水压力将泥浆自池底部的排泥管压出。此辐射沉淀池的另一个作用是,当原水含沙量高时,这种大容量沉淀池可停止进水,利用其调节容量安全渡过沙峰。设计要求含沙量S<30 kg/m3时,自然沉淀运行;S=30~250 kg/m3时投加2%的聚丙烯酰胺混凝沉淀,4处投药点均设在辐射池进水管上。
  水厂投产后,按设计要求运行,但近几年辐射池淤积事故出现较多。经过分析研究认为,夏季,由于黄河中下游含沙量增大,属于粗分散系的颗粒0.05~0.005 mm占绝大多数,胶体物质增多,加之投加了聚丙烯酰胺形成的大矾花以拥挤沉淀为主,悬浮颗粒密度较小,沉泥疏松,沉速相对较小,密度大的泥沙颗粒,在大矾花的阻挡、网捕作用下,沉速也相对减小,颗粒沉至池底需2 h以上,沉泥松软、均匀、刮泥剪切力也小,不会出现刮板脱落;而在冬季黄河水量小,悬浮于水中的颗粒较为均匀,胶体物质较少,由于取水泵站取水口标高低,水泵连续带走大量泥沙沉于Φ100 m辐射池中心配水柱周围。在大量泥沙静压下,致使集泥坚硬,剪切力增大,造成中心配水柱较近的刮板局部过载脱落,出现运行事故。要解决这一问题,只能是增大桁架强度,改变刮板角度、池底坡度和粗糙度等。但需作大量的研究实验工作,其生产车间不具备这样的条件,不得不采用连续大量排泥,日浪费水万吨以上。
2.2 解决措施
  考虑安全生产和成本,我们提出“休克疗法”,即每年10月至次年3月或含沙量低于10 kg/m3时,池子的机械传动部件全部停止运行,Φ100 m辐射沉淀池只起预沉作用,既不进行刮泥,也不进行排泥,只作定期倒池清理。采取这种措施后,可治刮泥机的损坏现象,并可节省运行费用。计算过程如下:
  ① 取值:日取水量5万t,每吨水成本1.2元,泥沙密度2.62 t/m3,进水平均含沙量8 kg/m3,处理后含沙量为0.2 kg/m3,排泥用水量按日供水量的20%计算(车间测算一级处理排水量在30%左右)。
  ② 每月少排水:416.67×24×30=300002.4 t
  每月池子沉泥量:
  50000×7.8×30=11700 t
  沉泥体积为:11700/2.62=4465.65 m3
  每月节约费用:
  W1=(300002.4-4465.65)1.2=35.5万元
  池子积泥平均厚度约为?
  4465.65/3.15×50 2=0.57 m
  考虑沉淀的不均匀性?池子外缘沉泥厚度不超过0.4 m,中心配水柱周围积泥厚度不超过2 m
  池子总用电量:13×2+2.0=28 kW
  每月节约电费:
  W2=28×24×30×0.34=6854.4元
  积泥清理费估计:W3=5万元
  清刷池子用水5万t。费用W4=5×1.2=6万元,则每月净节约费用为W=W1+W2+W3-W4=35.185万元。
  综合以上分析,岸边式直接取用黄河水仍需进行大量的研究探索。直接取水,设备损坏快、处理难度大、成本高。1994年以前,黄河水源车间生产水成本皆在1.3元/t以上,近年,我厂通过技术改造和以上生产技术措施的运用,生产费用大幅度降低,其生产水成本维持在1元/t左右,再降低成本,需进行大规模的技术研究改造工作。


作者简介:
  张世哲(1965-),男,工程师。1987年毕业于同济大学

论文搜索

发表时间

论文投稿

很多时候您的文章总是无缘变成铅字。研究做到关键时,试验有了起色时,是不是想和同行探讨一下,工作中有了心得,您是不是很想与人分享,那么不要只是默默工作了,写下来吧!投稿时,请以附件形式发至 [email protected] ,请注明论文投稿。一旦采用,我们会为您增加100枚金币。