中心傳動掃角式刮泥機

在污水處理過程中刮泥機*，在目前以圓形的型式居多，在我們實際操作中發現，圓型設備存在多方面的不足：
1、土地面積有浪費。在目前*的時代，土地顯得尤為重要，節約占用土地面積，就會大大節約建設成本，圓形池不能充分利用圓周以外四角占地資源，未能充分利用土地。
2、旋轉過程中容易產生渦流，導致來水和藥劑不能充分反應。
3、運轉速度固定，需人工控制，在水質經常變化的情況下，固定轉速難以實現排泥。

一、概述

　　目前國內常用的給排水沉淀池結構形式大致分兩大類：圓形池和長方形池。在圓形池上采用中心傳動刮泥機和周邊傳動刮泥機。而在長方形池上則采用行車式刮（吸）泥機。介于兩者之間的正方形池所用排泥機械一般與長方形池相同。

　　圓形池處理水質穩定，但土地利用率不高，且施工難度大；長方形池土地利用率高，施工容易，但出水水質不穩定。圓形池排泥機械投資較處理同一水量的長方形池要低。正方形池介于兩者之間，吸收了兩者的優點，有圓形池結構的進水裝置，保證了出水水質，又較圓形池容易施工。但過去正方形池常因投資大（由于采用長方形池排泥機械）或排泥不凈（采用圓形池排泥機械，四角污泥無法收集）而不常采用，為了克服這些缺點，創造了在方形池上使用的排泥機械：掃角式刮泥機。

 二、中心傳動掃角式刮泥機的發展

　　為了充分利用土地和提高出水水質，方形沉淀池是一種理想的給排水構筑物，但因投資大或排泥不凈而一直末能得到推廣利用。掃角式刮泥機的出現，對正方形沉淀池的推廣利用帶來了契機。

　　1、掃角式刮泥機的分類 

　　掃角式刮泥機可分為和周邊傳動掃角式刮泥機。一般用于池邊不大于20米的沉淀池，而周邊傳動掃角式刮泥機可用于池較大的沉淀池。

　　2、的組成：桁架、驅動機構、傳動立軸、水下軸承、刮臂及刮板、掃角器、污泥槽底刮板、拉桿組件等組成。

三、中心傳動掃角刮泥機的設計參數

　　1、刮臂外緣zui大線速度：2-3m/min

        2、驅動功率：0.37/0.55Kw

　　3、輸出扭矩：＜1800Kg/m

        4、池邊深度：3-5m

　　5、池底坡度：1：10

四、中心傳動掃角刮泥機的工作原理

　　中心傳動掃角刮泥機的運轉與中心傳動刮泥機基本*。當電機通電運行時，傳動立軸帶動刮臂和刮板進行圓周運動（一般為順時針）同時帶動掃角器工作，將污泥由四周四角集中至池中心污泥槽內，由排泥管送出池外至濃縮池。

　　下面著重介紹掃角器的工作：

　　當刮臂旋轉至正對著池邊時（當它作為掃角器工作周期的開始）掃角器的旋轉桿基本與刮臂垂直，此時彈簧裝置處于zui大壓縮狀態，聯接彈簧裝置和旋轉桿的鋼絲此時受力zui大。當刮泥機繼續運轉時，彈簧回拉，收回鋼絲，導向輪緊貼池壁向前運動，旋轉桿作圓周運動，帶動刮板向沉淀池角內伸去，當導向輪到達池對角線位置時（此時刮臂已過池對角線），彈簧回升至zui大狀態，此時掃角器工作將池角內的污泥清除出來，繼續運轉時，彈簧壓縮，拉動旋轉桿。此時掃角器開始脫離角部。當運轉至刮臂正對池壁時，掃角器旋轉桿與刮臂垂直，開始下一角的刮泥工作。（至此當作一個刮泥掃角周期的結束）。當刮泥機連續轉動時，掃角器在彈簧的壓縮與回升中，重復上述步驟，可將池角內污泥清除干凈。

　　一般刮泥機當池徑＜10M時，配備雙刮臂機構，配備兩套掃角器。故在刮泥機旋轉一周的情況下，可將同一個池角清除兩次，可避免污泥在池角內的堆積。

五、掃角式刮泥機的使用場合

　　可使用于自來水廠、污水處理廠和工業水處理系統的初沉池，二沉池，斜管板沉淀池，可用于池邊不大于14M的中型濃縮池場合。

六、掃角式刮泥機的設計與選型

　　1、設計參數：

　　（1）池內空尺寸：12×12m

        （2）進水懸浮物濃度：≤1200

　　（3）停留時間：2h

        （4）池周邊深度：3.5m

　　（5）池底坡度：1:10

2、設計計算書

　　（1）減速機的選型：(包括速比和傳動功率)

　　根據資料：中心傳動刮泥機的輸出扭矩可根據沉降資料或公式進行計算。

　　A、計算公式：

　　本機選用對稱刮臂機構，根據公式Mn=0.25D2 K查表得K=19.4

　　Mn=0.25×122×19.4=698.4Kgm取Mn=900Kgm

　　刮泥功率N=Mn×n/974

　　刮泥線速度取V=2m/minn=V/πD=2/π.12=0.0531rpm

      選用速比i=n/n電=0.0531/1420=1/26742取 i=1/26875

　　刮泥功率N=Mn.n/974=900×0.0531/974=0.049Kw取 N=0.37Kw

　　B、刮泥功率的校核，根據刮板每一周所耗動力來確定：

　　去除率e=(1000-20)/1000=99.8%

　　每小時沉淀污泥量：Q=1000×99.8%/1000×250=249.5Kg/h

　　濕污泥含水率：ξ=99.5%

　　濕污泥體積：Q濕=Q干×100/(100-ξ)=249.5×100/(100-99.5)/1000=49.9M3/H

　　刮泥一周所需時間：t=πD/V60=π12/2×60=0.314h

　　每刮一周刮泥量：Qt=Qξt/60=15.68m3/60=0.261m3 /h

　　刮動污泥重量：P=Qtur1000 查資料得：u=0.2-0.5 取u=0.4

　　污泥比重：r=1.03g/l P=Qt0.4 ×1.03×1000=107.65kg

　　刮泥功率：N=PV/6120=107.65×2/6120=0.035kw<0.37kw

　　故選用力0 37kw 電機功率足夠。

　　（2）機械過載保護安全銷的計算：

　　減速機輸出扭矩 Mn=900Kgm

　　安全銷計算公式：dp=(8KMn/πdz[τ])1/2

　　K—過載限制糸數 取K=2.1 D—安全銷所在圓直徑 D=200 cm

　　Z—安全銷數量 Z=3[τ]—容許剪切應力 45號鋼[τ]=250-450Kg/cm2

　　Mn—公稱扭矩Mn =900 Kgm=9×104Kgm

　　dp=(8KMn/πdz[τ])1/2 =(8×2.1×9×104/π×200×3× 300)1/2=1.635cm

　　取dp=1.6cm=16mm兩端螺紋采用M20螺紋

　　銷套采用T7鋼制作，并作淬火處理。

　　（3）傳動軸的計算

　　為減輕軸的自身重量，采用空心軸加實心軸頭的方法，材質均采用Q235鋼材，軸與軸頭之間采用焊接。

　　A、實心軸頭直徑計算：

　　按扭矩強度計算：d=17.2(Mn/[τ])1/3=17.2(900/2.5) 1/3=122mm取 d=125mm

　　按扭矩鋼度計算校核：d=16.38(Mn/[θ])1/4

　　中[θ]—許用扭矩角落 取0.25-0.5度/米 [θ]取0.4度/米

　　d=16.38(Mn/[θ])1/4=16.38(900/0.4)1/4=112.8mm<125mm 故選用d= 125軸夠用

　　B、空心傳動軸的計算：

　　選用無縫鋼管Φ219×8 α=(219-16)/219=0.927

　　按扭矩強度計算d=17.2(Mn/[τ])1/3/(1-α3)1/3=207.5mm<219mm

　　故選用Φ219×8mm鋼管夠用

　　按扭矩鋼度校核 [θ]= 0.4度/米

　　d=16.38(Mn/[θ])1/4 /(1-α4)1/4=157.8mm<219mm故扭矩鋼度足夠

　　選用材料符合本機使用要求。

　　（4）刮板的設計：本機主刮板選用平直型刮板，高300mm，鋼制刮板高250mm。橡膠刮板高50mm，刮板離池底控制在30-50mm之間。

　　（5）刮臂：以型鋼制作，選用Φ108鋼管為主材，刮板用螺栓固定在刮臂上。

　　（6）掃角器：

　　A、旋轉桿及刮板：采用DN65鋼管制作，刮板與主刮板相同；

　　B、彈簧拉升計算

　　a.彈簧長度計算：彈簧長度必須足夠壓縮,以避免鋼絲繩拉斷

　　凈壓縮量L凈=(21/2D-D)/2 40%=0.99m 取L凈=1.1米

　　彈簧彈性糸數 K取20Kg/m，取彈簧鋼絲直徑Φ5,松馳狀態彈簧總長L=2.2米

　　b.鋼絲繩：選用預應力柔性不銹鋼絲繩，直徑Φ8mm。

　　（7）所有計算經機械繪制成圖加工，至現場安裝后調試.，至95年底投入運行,至今運行情況良好，未發生意外。.

　　八、結論

　　掃角式刮泥機的應用，不僅可節約大量的土地，也可以節約投資，提高出水水質，節約能源，希望廣大的水處理廠(包括自來水廠和污水處理廠)在投建上馬時充分考慮，本著節約的原則，選用合理的構筑物和設備，以期達到用較少的投資達到較大的處理目的。