侯凯

摘要：本文针对兰州七里河安宁污水处理厂无法停水加装水下推流设备，根据现有池体结构形状、推流设备结构及安装形式，通过对推流设备运行状态进行分析，通过有利摩擦应用于设备固定支架，从而达到设备正常运转情况下，牢固固定的方法，解决了水下推流设备无法带水情况下干式加装的技术限制。在目前国内污水处理厂多数存在无法停水检修、流速过大无法潜水维修等客观因素制约下，通过上述技术手段，很好的解决了上述矛盾，具有行业性推广及应用价值。

一、背景

七里河安宁污水处理厂生化池内回流原设计为自然势能型内回流形式，由于该厂设计处理负荷已远远不能满足目前的高负荷运转情况，因此，该厂通过挖掘备用设备潜力，调整工艺参数等一系列措施，基本能够满足目前的高负荷运转状态。但是生化系统内回流为势能型自流形式，无法通过人工干预增大内回流比例，且该厂由于地处西北地区，进水中存在大量泥沙，泥沙堆积于内回流渠道，占据截流面积，使该厂生化系统内回流比例严重不足。因此急需加装内回流推流器。但推流器的安装须配套安装水下支架，由于无法停水安装。致使上述措施遭遇安装技术限制，无法尽快实施。

二、行业内目前安装方式的寻找、安装形式的分析

（一）行业内目前安装方式

目前水下推流设备厂商多达上百家，但安装方式原理仅三种，即水下固定式安装，半固定式水下安装及悬挂式安装三种。现对三种安装形式优缺点进行分析

1.水下固定式安装

此安裝方式一般为水厂建设时期选用的安装方式，其优点为：结构牢固，安装结构简单，支架寿命长。其缺点为安装后无法更换位置，维护需停水放空池体或潜水作业维护，后期维护方法单一，一旦支架故障，无法及时修复，潜水作业存在较大的施工安全隐患及潜水维护成本高昂。

2.半固定式水下安装

此安装方式为水厂建设时期选用或运营期间改造加装，其优点为：结构较牢固，安装结构简单，支架寿命长。其缺点为安装位置限制较大，仅限于构筑物池壁安装方式，只能安装搅拌类设备且推流设备无法安装。一旦支架故障，无法及时修复，潜水作业存在较大的施工安全隐患及潜水维护成本高昂。

3.悬挂式安装（干式安装）

此安装方式一般为水厂运营后期选用的安装方式，其优点为：安装位置灵活多变，安装效率较高，安装方式简单。其缺点为设备支架为悬臂梁设计，末端震动及晃动较大，支架结构复杂，岸上固定锚点强度要求较高。安装成本为上述两种的三倍以上。

（二）安装形式的分析

上述安装形式，其物理学原理均为通过机械支撑力克服设备运转时设备推力产生的反作用力。支撑力均需在水下设备位置获得支点，致使安装形式单一，复杂，对安装施工要求较高。而通过有利摩擦原理的引入，使得安装形式有了新的物理学基础而获得更多的安装方式的拓展。现将有利摩擦原理进行分析。

1.物理学原理

（1）”有利”摩擦：

增大摩擦的方法：1增加接触面的粗糙程度;2增大压力;3使滚动变为滑动。

公式

F=μ×FN

摩擦力的符号为F

增大有益摩擦的方法

（1）增大接触面粗糙程度;

（2）增大压力;

（3）选用摩擦系数较高的材料接触;

2.实际生活中的应用

如同有利摩擦在单杠设计原理得到启发，假设单杠两侧墙体即为水下设备构筑物池体，通过横杆对池壁两端产生一定的压力，增大池壁接触面表面粗糙度，在保证横杆机械刚性一定的情况下，既可作为水下设备水下部分固定锚点。

3.实验获得压力与摩擦力公式

在水平木板上用弹簧测力计沿直线匀速拉动木块，通过改变放在木块上砝码的重力来改变木块与木板之间压力的大小.通过测量木块的重力、分析弹簧测力计读数以及砝码重力，记录了如下实验数据：

因此，当接触面的粗糙程度不变时，摩擦力和压力大小的图象是一条直线，所以当接触面的粗糙程度不变时，摩擦力和压力成正比，且滑动摩擦力与压力的比值始终为0.4为一定值，则f=0.4F压.

因此，通过调整水下固定锚点对池壁的压力大小，及可提供推流设备运转时所产生的反作用力。

三、摩擦型水下推流设备支架的设计

1、设计理念

通过干式安装，干式调整水下锚点表面压力的解决思路。

（1）应用水下千斤顶设计制造水下推流器支架：

试制品安装后，在调整水下千斤顶张力后，设备导杆在不通过水上锚点固定的情况下亦可稳固固定在池体，通过水上部分锚点固定后，设备安装到位，运转平稳，牢固。试制实验获得成功。（机械设计、强度校核等在本文中不在详细阐述）

四、解决方案的比较

五、结语

在污水处理厂运行过程中，良好的推流，科学的流量调整对污水厂出水水质稳定达标至关重要，但目前随着全国各地环保压力的增大，污水厂停水改造，停水检修的机会将会变得越来越少，特别是部分老旧处理厂水下设备支架老化，疲劳断裂的情况将会变得日益增多，面对这种形势，本文所述的摩擦型水下推流设备支架将会成为老旧水厂改造，设备修复的新形式，新方法。必将得到广泛的应用。若将此水下设备固定形式及时申请专利保护，将会使集团获得更多的推流设备支架解决方案，及业务增长点。