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    基于管道沉积物控制的CSOs污染负荷削减分析

    2019-04-12   来源:   点击数:0次 选择视力保护色: 杏仁黄 秋叶褐 胭脂红 芥末绿 天蓝 雪青 灰 银河白(默认色)   合适字体大小:
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     中国钢管信息港注意到:变频技术在长输管道输油泵机组上的应用刘国豪1杨磊1张帅2杨晓明3谷英翠1张鑫1李睿1 1.中国石油天然气集团公司油气储运重点实验室中国石油管道科技研究中心,河北廊坊065000;2.西安长庆科技工程有限公司,陕西西安710000:3.中国石油管道公司秦皇岛输油气分公司,河北秦皇岛066000刘国豪等。变频技术在长输管道输油泵机组上的应用。油气储运,2012,1命。针对该问题,提出了对泵机组采用变频调速改造的方法进行节能控制。输油泵节能原理:保持离心泵输送流量不变,减小离心泵扬程。以某实际运行长输管道为例,详细介绍了高压变频改造项目在长输管道输油泵机组上的节能测试过程,对比分析了输油泵机组加装变频装置前后的节能效果。
      
      CSOs中污染源包括污水、初期雨水污染和管道沉积物三部分,其中来自管道沉积物的污染占相当大的比重。在晴天水量较小时,沉积物易于在管道中沉积,这些沉积物携带大量的污染物,在雨天时被冲刷进入附近水体而造成污染。有研究表明,暴雨发生时受纳水体的污染负荷中有30% ~80%来源于溢流排放的管道沉积物1.因此,通过清洗管道控制管道沉积物是削减CSOs污染负荷的个重要措施。
      
      1工程概况工程是在截流式合流制排水系统基础上改造而成。该系统在晴天截流污水,而在雨天当降雨量超过泵站提升能力时开启闸门,雨污水溢流进入附近水体。泵站设计规模为1000m3/山服务面积为0.087km2;服务区内主要是生活小区,占总面积的90%,其他为商店、诊所、办公楼和餐饮等。共有三条支线管道流进入泵站,工程实施时选取其中流量较大的一条支线,其全长约为420m,服务面积为0.0297km2,管材为混凝土预制管,管径为DN300 ~DN500,两个检查井之间的管道最长为40m,晴天时支线末端流量为250~300m3/d.针对沉积物控制的管道清洗需要定期进行、冲洗周期短、冲刷强度相对低的特点,开发了穿孔管冲洗和旋流分离相结合的管道沉积物控制技术。工程分为管道冲洗和水力旋流分离两部分。管道冲洗通过给预先敷设在管道中的穿孔管提供高压水产生射流,冲刷管道沉积物并使其迁移至下游检查井或者泵站。沉降在检查井中的沉积物通过人工方式或吸泥车清除,而对进入泵站的泥水混合物则通过旋流分离去除沉积物,并贮存在储泥池里(流程见)。
      
      工艺流程穿孔管的管材为低密度高压聚乙烯。穿孔管的结构参数包括孔径、孔间距和开孔角度;运行参数包括压力(或射流速度)和冲洗时间;其他参数主要包括安装高度。本工程所选用的相关参数是根据模拟试验结果并结合工程情况而确定(管径为DN400,管长为40m),具体见表1.在管道中敷设穿孔管时孔口沿管道中轴线对称朝下,每隔1m根据安装高度安装支撑,在两头的检查井内固定,之后穿孔管在检查井内通过90.弯头沿井壁固定向上至井盖下5~10cm处,末端安装消防水管活动接头,便于和水泵的软管连接。冲洗时通过车载式自吸汽油泵和水箱来为穿孔管供水,管道两端分别同时供水。按照上述参数和管道长度,安全系数取1.2,经水力计算并校正后选择WP -20X型自吸泵,流量和扬程分别为36m3/h和260kPa,配置两台。并配置水箱容积为4m3的水车和2段25m的消防软管。
      
      中国钢管信息港注意到:穿孔管冲洗的技术参数水力旋流分离是通过水泵给旋流分离器提供高压水头,在分离器内产生高强度的离心力场来分离泥水混合物中的固体颗粒物,经分离后相对较洁净的水经顶部溢流口排出,浓缩液经底流口排出,通过去除其中的颗粒物来达到净化水质和削减污染负荷的目的。工程选用XQ -25型水力旋流分离器,其处理能力为25m3/h,分离能力为20~50pm.潜水泵的处理能力和旋流分离器的处理能力相同,也为25m3/h,扬程H=h++hf,其中为集水池底至旋流器进口的高度,为6.3m;h2为旋流分离器的最大进口压力,为120kPa(12m水柱);hf为沿程阻力损失和局部阻力损失之和,经计算为24kPa(2.4m水柱)。经计算水泵所需扬程为207kPa.选择-22-4型潜污泵,流量为25m3/h,扬程为220kPa,功率为4kW. 1.3储泥池旋流分离器底流口的流量占进口流量的4%,每两周对上游管道冲洗一次,每次冲洗消耗冲洗水量为8 ~12m3,集水井管道自有水量为15每次管道冲洗后旋流分离器需运行1h左右,每次产生的泥浆体积为1m3.设计储泥池尺寸为1.5mX1.5mx1.5m,同时在1.0m处开孔并设置阀门,以供沉淀后上清液回流至泵站,有效利用储泥池容积,减少清淤频率。
      
      2运行方式及效果冲洗从上游管道往下游逐段进行。冲洗车在水箱加满水后在需要冲洗的管段中间位置就位,将软管和水泵连接,再将软管和冲洗管用活动接头连接,打开水泵,冲洗2~3min后关闭水泵停止冲洗,在下一管段重复以上操作。在冲洗管道的同时运行旋流分离器。在冲洗全部完成后当集水池水位降至最低时停止运行水力旋流分离器,清理检查井的沉积物,将储泥池的阀门打开将上清液排入泵站集水井。
      
      冲洗周期根据管道沉积强度、冲洗管的冲洗能力和降雨周期确定,主要是考虑在溢流发生前将管道沉积物排出系统。
      
      在本工程中冲洗周期为2周。
      
      2.1冲洗曲线~4)进行了冲洗,管段的资料见表2.表2冲洗管段基本情况经冲洗后下游出水口水样中的ss浓度随时间的变化如所示。
      
      从可以看出,冲洗开始后出水SS浓度在30s内迅速升高,在冲洗60 ~90s后达到最高值,在150~180s时又降至较低水平,基本完成冲洗过程。
      
      模拟试验的冲洗效果见。
      
      穿孔管冲洗效果2.2旋流器的分离效果1mg/L,进、出水D5.分别为55.2%、6.3%、32.5%,说明旋流器对污染物的去除效果较明显。旋流分离器的去除效果主要与进水中颗粒的粒径分布有关,中位粒径D50越大则去除效率越高,经分离后,悬浮颗粒物的中位粒径变小。
      
      2.3工程实施前后污染物浓度的变化工程实施前后CSOs污染物浓度的变化见。
      
      中国钢管信息港注意到:工程实施后溢流污染物浓度明显降低,SS和COD平均浓度分别降低了23.9%和23.2%.监测结果表明清洗管道对削减CSOs污染负荷有明显效果。
      
      工程实施前后溢流水质的比较表3工程运行成本项目燃油水费电费人工合计数值5.124.56-36.843.890123.46 -135.74注:水价、电价和燃油价格参照工程地的物价水平。
      
      对与之相关的仪表自控、消防、采暖、通风等配套设施也进行相应改造。同时,将现有电动机改造成电压源型无谐波高压变频调速,将新增的调速电机转速信号引入各站的站控系统。利用原有的进出站压力信号,由各站的站控系统控制调速电机的转速和出站调节阀的开度。
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