CN110318379B - 一种用于排水口泡沫治理的拦泡装置及治理方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于排水口泡沫治理的拦泡装置及治理方法，此拦泡装置在结构布局上引入排水量、平均流速、平均淹没深度和平均水深，充分考虑了水体和泡沫的流动特性，合理地对排水口排出的泡沫进行拦截，减少或消除泡沫的外溢扩散，从而达到治理泡沫污染的目的。由于拦泡装置制作方便，可以直接围绕排水口布置，工程造价和运行维护费用低，可广泛应用于已建电厂的排水泡沫治理。同时本方案还公开了相关的治理方法，通过计算初步把握多层拦泡装置布局结构，再等比例缩小放到模型中研究，反复调整拦泡装置布局结构，最终返回到实际应用场景，整个流程非常高效。此发明用于电厂废水处理领域。

Description

一种用于排水口泡沫治理的拦泡装置及治理方法

技术领域

本发明涉及电厂废水处理领域，特别是涉及一种用于排水口泡沫治理的拦泡装置及治理方法。

背景技术

随着经济社会的快速发展，越来越多的电厂项目开工建设。采用直排的电厂，为了提高其循泵的利用效率，确保冷凝工艺正常运行，在排水流路中设置有虹吸井，以确保在取水—冷凝—排水流路中形成虹吸作用。虹吸井中设置有溢流堰，以确保一定的排水水头。在实际运行过程中，在冷却水水质状况及跌流掺气等多种作用下，虹吸井溢流堰下往往形成大量聚集的不易溃灭的泡沫，这些泡沫随着水流排入附近海域水体，造成一定程度的感官污染和心理恐慌。近年来，电厂排水泡沫已经受到媒体的广泛关注，引发了环保的质疑，部分电厂受到附近养殖场的投诉和索赔，如何减少或抑制电厂排水泡沫已经成为直流冷却水电厂必须面对的难题。

当前主要的抑泡手段有两大类。一种是采用消泡剂，这种方式简单高效，但是费用巨大，南方沿海滨海电厂一台百万千万机组年消泡剂费用近500万元，且这种方式容易造成二次污染；另外，对于有跌流排水管线而言，不仅消泡剂的投放设计较为复杂，且因跌流段往往流速较大，消泡剂不能充分发挥其消泡作用。另外一种方法是采用工程措施进行抑泡，其特点是效果良好，持久，费用低，国内外部分科研机构进行了相关的研究，取得了一定的研究成果，设计了诸多抑泡工程方案。需要指出的，这些工程抑泡措施对于新建电厂而言，其在设计阶段即可完成，但已建电厂而言，涉及到对整个电厂排水流路的改造，工程量较大，且施工周期较长，对电厂的正常生产影响较大，百万千瓦机组停产一天的损失超过500万。因此，研究低影响或无影响的泡沫治理措施，也是当前电厂排水泡沫综合治理的方向之一。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于排水口泡沫治理的拦泡装置及治理方法，结构安全可靠，工程造价和运行维护费用低，能够减少或消除泡沫外溢扩散的问题，而且可以在现有的电厂基础上完成改造工作。

本发明所采取的技术方案是：

一种用于排水口泡沫治理的拦泡装置，布置在排水口四周，包括从靠近排水口至远离排水口的若干层浮筒链，各层所述浮筒链均包括若干个浮筒和将上述浮筒串联起来的绳索，各个所述浮筒的首尾两端封闭；设定排水口的排水射流强度为M，则

其中Q为排水量，单位m³/s；V为排水口的平均流速，单位为m/s；h为排水口的平均淹没深度，单位为m；H为排水口出的平均水深，单位为m；n为调节系数，n∈[1.0，1.5]；通过上述公式得到的M也作为最外围的浮筒链的最近点与排水口的距离，当M小于200时浮筒链设置两层，当M为200～400时浮筒链设置三层，当M大于400时浮筒链设置四层。

作为上述方案的改进，最内侧的浮筒链的最近点与排水口的距离为M/2。

作为上述方案的改进，各层所述浮筒链的首尾两端固定在岸边，所述浮筒链的关键节点上设有若干个锚定块，相邻两关键节点的间距为15～30m，各个所述锚定块的承载能力大于2T。

作为上述方案的改进，各层所述浮筒链的首尾两端通过柔性链条与岸边连接，各条所述绳索采用材质为高强高模聚乙烯纤维的多层编制绳，相邻两所述浮筒之间设有防护轮胎。

作为上述方案的改进，每一个所述浮筒的淹没深度大于等于0.4m，直径为1.2～1.5m，长度为3～5m。

作为上述方案的改进，各个所述浮筒的材质为防腐蚀的高分子聚合物。

一种使用上述拦泡装置的治理方法，包括以下步骤：

S1.根据上述公式得到的M来初步确定浮筒链的结构布局后，在实验室内构建等比例缩小的排水口和浮筒链的模型，浮筒采用首尾两端封闭的PVC管，使用表面活性剂或洗涤剂产生泡沫；

S2.模型中还原和复演排水情况和产生气泡情况，反复调整各层浮筒链的位置，达到泡沫不流出最外层的浮筒链为止；

S3.等比例放大模型中的各层浮筒链的结构布局，应用在实际排水口的位置。

作为上述方案的改进，模型缩小的比尺大于1/5，浮筒的模型淹没深度控制在0.08m以上。

本发明的有益效果：

此拦泡装置在结构布局上引入排水量、平均流速、平均淹没深度和平均水深，充分考虑了水体和泡沫的流动特性，合理地对排水口排出的泡沫进行拦截，减少或消除泡沫的外溢扩散，从而达到治理泡沫污染的目的。由于拦泡装置制作方便，可以直接围绕排水口布置，工程造价和运行维护费用低，可广泛应用于已建电厂的排水泡沫治理。

同时本方案还公开了相关的治理方法，通过计算初步把握多层拦泡装置布局结构，再等比例缩小放到模型中研究，反复调整拦泡装置布局结构，最终返回到实际应用场景，整个流程非常高效。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步说明：

图1是一种实施例中拦泡装置的俯视图；

图2是一种实施例中绳索穿过部分浮筒的示意图。

具体实施方式

参照图1和图2，本发明为一种用于排水口泡沫治理的拦泡装置，布置在排水口1四周，包括从靠近排水口1至远离排水口1的若干层浮筒链2。各层浮筒链2均包括若干个浮筒4和绳索3，各个浮筒4的首尾两端封闭，呈圆柱造型，绳索3沿浮筒4的中心线方向依次穿过若干个浮筒4。相邻两浮筒4尽量靠拢，避免彼此之间的缺口过大而泡沫流走。考虑到外部水域存在水流拨动因素可能导致泡沫外溢，各个浮筒4的淹没深度大于等于0.4m，直径为1.2～1.5m，长度为3～5m。

与此同时，浮筒4采用化工防腐蚀的材料制成，如高分子聚合物等，能够适应高温、日照、高盐度、高强度水流冲击的破坏和腐蚀，能够长期稳定运行，推荐采用高分子聚乙烯。绳索3首先要求强度能够满足外部水域的冲击，如风暴潮、台风等引起的巨浪的冲击，可以采用多层编制绳，材质选用高强高模聚乙烯纤维，表面涂层高强耐磨PU改性树脂，直径不低于30mm。

浮筒链2整体上采用岸边固定和关键节点抛锚固定的方式，即浮筒链2的首尾两端固定在岸上，浮筒链2的中间环节连接若干锚定块。相邻关键节点及其锚定块间距设置为15～30m，锚定块的强度根据外部水域条件来确定，一般不小于2T的承载能力。相邻两浮筒4之间采用防护轮胎减少摩擦和碰撞，以确保浮筒4的安全。岸边固定采用双链条柔性约束方式，既能够确保浮筒链2随水流的移动，从而确保浮筒链2的结构安全，又能起到拦截泡沫的作用。

对于多层浮筒链2的布置。因排水口1设计、排水水流动力和外部水域水力条件的不同，不同电厂排水泡沫的射流强度存在很大差异，排水泡沫被携带输移的距离不尽相同，实际中，应根据具体的试验研究，分析排水泡沫输移强度和距离的规律，从而合理设置多层浮筒4的位置和层数，从而达到最优的拦泡效果。在试验之前，通过以下公式首先确定排水射流的强度M，然后根据M的大小，确定多层浮筒链2的布置及层数。

其中Q为排水量，单位m³/s；V为排水口1的平均流速，单位为m/s；h为排水口1的平均淹没深度，单位为m；H为排水口1出的平均水深，单位为m；n为调节系数，n∈[1.0，1.5]；通过上述公式得到的M也作为最外围的浮筒链2的最近点与排水口1的距离，当M小于200时浮筒链2设置两层，当M为200～400时浮筒链2设置三层，当M大于400时浮筒链2设置四层。

作为优选，最内侧的浮筒链2的最近点与排水口1的距离为M/2。需要注意的，当排水口1附近的堤围呈不规则布置时，浮筒链2的结构型式可设计成圆形或弧形，包裹住排水口1，浮筒链2的结构尺度按M来综合确定。

图1中给出的实施例是两层拦泡链，且拦泡链与排水口1的堤围组成矩形；而且图1中从上到下的矩形方块表示有五台机组的五个排水口1，上面两台机组，下面三台机组。图1中给出的实施例，浮筒4的直径和长度分别为1.2m和4.5m；内侧的浮筒链2的上下两边与排水口1的距离均为50m，向左延伸的长度为100m；外侧的浮筒链2的上下两边与排水口1的距离均为100m，向左延伸的长度为200m。

对于治理方法，包括以下步骤：

S1.根据上述公式得到的M来初步确定浮筒链2的结构布局后，在实验室内构建等比例缩小的排水口1和浮筒链2的模型，浮筒4采用首尾两端封闭的PVC管，使用表面活性剂或洗涤剂产生泡沫；

S2.模型中还原和复演排水情况和产生气泡情况，反复调整各层浮筒链2的位置，达到泡沫不流出最外层的浮筒链2为止；

S3.等比例放大模型中的各层浮筒链2的结构布局，应用在实际排水口1的位置。

为了尽可能减少模型的缩尺效应带来的影响，作为优选，模型缩小的比尺大于1/5，相应地，浮筒4的模型淹没深度控制在0.08m以上。

当然，本设计创造并不局限于上述实施方式，上述各实施例不同特征的组合，也可以达到良好的效果。熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可作出等同变形或替换，这些等同的变型或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (8)

1.一种用于排水口泡沫治理的拦泡装置，布置在排水口四周，其特征在于：包括从靠近排水口至远离排水口的若干层浮筒链，各层所述浮筒链均包括若干个浮筒和将上述浮筒串联起来的绳索，各个所述浮筒的首尾两端封闭；

设定排水口的排水射流强度为M，则

其中Q为排水量，单位m³/s；V为排水口的平均流速，单位为m/s；h为排水口的平均淹没深度，单位为m；H为排水口出的平均水深，单位为m；n为调节系数，n∈[1.0，1.5]；通过上述公式得到的M也作为最外围的浮筒链的最近点与排水口的距离，当M小于200时浮筒链设置两层，当M为200～400时浮筒链设置三层，当M大于400时浮筒链设置四层，其中，浮筒链的最近点为浮筒链的端部。

2.根据权利要求1所述的用于排水口泡沫治理的拦泡装置，其特征在于：最内侧的浮筒链的最近点与排水口的距离为M/2，其中，所述距离的单位为m。

3.根据权利要求2所述的用于排水口泡沫治理的拦泡装置，其特征在于：各层所述浮筒链的首尾两端固定在岸边，所述浮筒链的关键节点上设有若干个锚定块，相邻两关键节点的间距为15～30m，各个所述锚定块的承载能力大于2T。

4.根据权利要求3所述的用于排水口泡沫治理的拦泡装置，其特征在于：各层所述浮筒链的首尾两端通过柔性链条与岸边连接，各条所述绳索采用材质为高强高模聚乙烯纤维的多层编制绳，相邻两所述浮筒之间设有防护轮胎。

5.根据权利要求4所述的用于排水口泡沫治理的拦泡装置，其特征在于：每一个所述浮筒的淹没深度大于等于0.4m，直径为1.2～1.5m，长度为3～5m。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的用于排水口泡沫治理的拦泡装置，其特征在于：各个所述浮筒的材质为防腐蚀的高分子聚合物。

7.一种使用如权利要求1至6中任一项拦泡装置的治理方法，其特征在于包括以下步骤：

S1.在初步确定浮筒链的结构布局后，在实验室内构建等比例缩小的排水口和浮筒链的模型，浮筒采用首尾两端封闭的PVC管，使用表面活性剂或洗涤剂产生泡沫；

S2.模型中还原和复演排水情况和产生气泡情况，反复调整各层浮筒链的位置，达到泡沫不流出最外层的浮筒链为止；

S3.等比例放大模型中的各层浮筒链的结构布局，应用在实际排水口的位置。

8.根据权利要求7所述的治理方法，其特征在于：模型缩小的比尺大于1/5，浮筒的模型淹没深度控制在0.08m以上。

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