【污水處理知識(shí)】污水泵的選型 污水處理中應(yīng)該如何該選擇水泵呢？
據(jù)統(tǒng)計(jì)，污水處理廠中水泵的耗電量約占全廠總用電量的35%左右。水泵作為污水處理設(shè)備之一，耗電量又如此之高。因此水泵能否高效正常運(yùn)行成為直接影響污水處理廠的污水處理效率和運(yùn)行成本的重要因素。
污水泵的原理與分類(lèi)
在專(zhuān)業(yè)定義上，泵是指將原動(dòng)機(jī)的機(jī)械能轉(zhuǎn)換成流體的壓力能和動(dòng)能，從而實(shí)現(xiàn)流體定向輸運(yùn)的動(dòng)力設(shè)備。在使用時(shí)常按用途來(lái)進(jìn)行命名，比如潛污泵、污泥泵、計(jì)量泵等，工作原理各有不同。按工作原理可以分類(lèi)如下：
1、葉片式泵
葉片式泵包括離心泵(單級(jí)、多級(jí))，軸流泵，混流泵，旋渦泵等。
離心泵-利用旋轉(zhuǎn)葉輪帶動(dòng)流體一起旋轉(zhuǎn)，借離心力的作用，使流體的壓力能和動(dòng)能得到增加。潛水電機(jī)直接與泵葉輪同軸相連，水力部件由水泵殼體、葉輪組成。水泵殼體的出水口為徑向，出水口中心線與電機(jī)中心線在同一平面內(nèi)。為了確保流量穩(wěn)定且沒(méi)有過(guò)多渦旋，水力部件設(shè)計(jì)和制造成沒(méi)有銳利的棱角。泵出水配管法蘭按ISO標(biāo)準(zhǔn)，公稱(chēng)壓力為1MPa。
軸流泵-利用葉輪上的翼型葉片在流體旋轉(zhuǎn)所產(chǎn)生的升力使流體的能量增加。軸流泵又有立式軸流泵和水平軸流泵之分，潛水電機(jī)直接與水泵葉輪同軸相連，水力部件由水泵殼體、導(dǎo)葉、葉輪和耐磨環(huán)組成。水泵殼體的出水口為軸向出水。為了確保流量穩(wěn)定且沒(méi)有垂直直流管內(nèi)的渦旋、底部旋渦，水力部件設(shè)計(jì)和制造成沒(méi)有銳利的棱角。為確保水泵吸水口處流態(tài)均勻，在井筒底部配有防止渦流產(chǎn)生及水分流現(xiàn)象的防漩設(shè)施。
水平軸流泵-應(yīng)為成套設(shè)備，并需配備管道連接管、拍門(mén)、導(dǎo)桿、吊索(吊鏈)、起吊支架和葫蘆、潛水電纜、接線盒(IP65)和監(jiān)控裝置等所有安裝附件和不銹鋼緊固件。
水平軸流泵采用導(dǎo)桿自動(dòng)結(jié)合就位固定方式，滑行桿支架作為水泵整體的部件之一，水泵的全部重量以及泵送時(shí)產(chǎn)生的推力全部作用在對(duì)接的出口管路法蘭上。水平軸流泵可以上下方便地進(jìn)行升降移動(dòng)，檢查或維修人員無(wú)需進(jìn)入池底。
潛水內(nèi)回流泵應(yīng)為臥式單級(jí)結(jié)構(gòu)，垂直單導(dǎo)軌、自耦式安裝。葉輪的設(shè)計(jì)應(yīng)采用無(wú)堵塞、防纏繞結(jié)構(gòu)型式，通過(guò)固體顆粒直徑可達(dá) 120mm 以及允許長(zhǎng)纖維垃圾。
混流泵-介于離心泵和軸流泵之間，部分利用了離心力，部分利用了升力?；炝鞅脼殡姍C(jī)驅(qū)動(dòng)，適用于抽吸原生污水，采用底吸，水平出流，單蝸殼，混流葉輪，泵的軸向荷載由泵基座或者電機(jī)座承受，泵的進(jìn)水流道為泵整體設(shè)計(jì)的一部分，合力確定進(jìn)水流道的尺寸。
2、容積式泵
容積式泵包括往復(fù)泵(活塞、柱塞、隔膜)，回轉(zhuǎn)泵(齒輪、螺桿、滑片等)
往復(fù)式泵-利用工作容積周期性的改變來(lái)輸送流體，并提高其壓力，包括活塞式、柱塞式和隔膜式三類(lèi)。
回轉(zhuǎn)式泵-利用一對(duì)或幾個(gè)特殊形狀的回轉(zhuǎn)體，如齒輪、螺桿或其他形狀的轉(zhuǎn)子在殼體內(nèi)作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)來(lái)輸送流體并提高其壓力。
自吸式轉(zhuǎn)子泵-應(yīng)適合初沉與二沉的混合污泥(含固率3%~7%)、表面浮渣、沉砂等，污泥中含有粒徑小于0.15mm的細(xì)砂約10%，系統(tǒng)中不設(shè)置污泥切割裝置，允許最大通過(guò)60mm不可壓縮異物，具有無(wú)堵塞、耐磨等特點(diǎn)適合高含砂污泥輸送。
3、其他類(lèi)型泵
葉片式泵和容積式泵基本包括了所有常用的泵的類(lèi)型，還有一些其他類(lèi)型的泵，比如：
水環(huán)式真空泵-水環(huán)式真空泵在啟動(dòng)前注入一定水作為工作液體，靠星形葉輪的旋轉(zhuǎn)，形成封閉水環(huán)，葉輪與水環(huán)之間形成周期性擴(kuò)大與減小的空間，形成負(fù)壓，吸入氣體并排出，達(dá)到抽真空的目的。
噴射泵-利用高速射流的抽吸作用來(lái)抽吸并輸送液體，可以起到抽真空的作用。
污水泵的主要性能參數(shù)
1）流量與揚(yáng)程
泵在單位時(shí)間內(nèi)輸送的流體量稱(chēng)為流量，泵的流量一般指體積流量，用q表示。單位重力作用下的液體通過(guò)泵后所獲得的能量增加值，稱(chēng)為揚(yáng)程，用H表示，單位為m。
在選型時(shí)，流量與揚(yáng)程是由設(shè)計(jì)人員根據(jù)工藝計(jì)算結(jié)果給出的核心參數(shù)，是一個(gè)固定值。對(duì)于水泵自身性能而言，流量與揚(yáng)程往往是一個(gè)區(qū)間內(nèi)的對(duì)應(yīng)關(guān)系，是一個(gè)范圍。在選型時(shí)，兩者互相影響，理想的選型是工藝參數(shù)需要的固定值落在水泵性能曲線的最高效率點(diǎn)，在有偏差時(shí)，要綜合評(píng)估偏差可能帶來(lái)的不利影響，權(quán)衡后確定選型結(jié)果。
2）軸功率與效率
泵在運(yùn)行時(shí)原動(dòng)機(jī)傳遞到泵轉(zhuǎn)軸上的功率稱(chēng)為軸功率，用P表示，單位為kw。單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)泵的流體所獲得的功率稱(chēng)為有效功率，用Pe表示。泵的效率為有效功率與軸功率之比，即η=Pe/P。
泵的效率與泵本身的設(shè)計(jì)水平、機(jī)械加工水平等有關(guān)，效率的高低直接影響能耗，同時(shí)泵有各自的高效率區(qū)間，選型時(shí)需要落在這個(gè)區(qū)間，以降低能耗。
3）轉(zhuǎn)速
泵軸每分鐘的轉(zhuǎn)數(shù)，稱(chēng)為轉(zhuǎn)速，用n表示，單位為r/min。
轉(zhuǎn)速一般與電機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)速對(duì)應(yīng)，可通過(guò)變頻器對(duì)電機(jī)轉(zhuǎn)速進(jìn)行調(diào)整，水泵性能曲線也對(duì)應(yīng)變化。在實(shí)際流量揚(yáng)程變化時(shí)，通過(guò)變頻來(lái)調(diào)節(jié)可以達(dá)到很好的節(jié)能效果。
4）汽蝕與汽蝕余量
汽蝕指水泵運(yùn)行中，因?yàn)槟承┰蚴沟帽脙?nèi)局部壓力降低到水的汽化壓力時(shí)，水會(huì)產(chǎn)生汽化而形成氣液流，到達(dá)高壓區(qū)后氣泡受到擠壓破滅重新凝結(jié)成水，在這個(gè)過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生很高的水錘壓力，使材料收到侵蝕和破壞。汽蝕現(xiàn)象主要是針對(duì)葉片泵而言，是在泵的選型設(shè)計(jì)中必須避免的現(xiàn)象。汽蝕的產(chǎn)生與泵的性能有關(guān)，也與泵的吸口裝置的設(shè)計(jì)有關(guān)。
汽蝕余量指泵入口處液體所具有的總水頭與液體汽化時(shí)的壓力頭之差，單位用米(水柱)標(biāo)注，用NPSH(Net Positive Suction Head)表示。在葉片泵的性能參數(shù)中，廠家一般會(huì)提供允許汽蝕余量供設(shè)計(jì)人員在選型設(shè)計(jì)時(shí)使用，汽蝕余量的參數(shù)說(shuō)明如下：
NPSHc—臨界汽蝕余量，由汽蝕試驗(yàn)求得;
[NPSH]—允許汽蝕余量，是保證泵不發(fā)生汽蝕的汽蝕余量，通常取[NPSH]=(1.1~1.5)NPSHc或[NPSH]=NPSHc+K(一般取K=0.3)。
汽蝕余量主要影響安裝條件，允許汽蝕余量越小，意味著可承擔(dān)的泵前負(fù)壓越大，水泵的性能越好。
污水泵的選型
水泵的選型要求:國(guó)內(nèi)污水處理廠的實(shí)際生產(chǎn)運(yùn)行中，水泵往往不能高效運(yùn)轉(zhuǎn)，能耗較大，并且其控制方式比較落后。由于工業(yè)污水水質(zhì)復(fù)雜，對(duì)水泵的要求更加嚴(yán)格.
1）確認(rèn)使用條件
首先，要加強(qiáng)泵的優(yōu)化選型工作;
其次，結(jié)合變頻調(diào)速、優(yōu)化組合和污水源熱泵等先進(jìn)且高效的節(jié)能技術(shù)對(duì)泵類(lèi)設(shè)備進(jìn)行節(jié)能技術(shù)改造,從而達(dá)到節(jié)能降耗的目的;
最后，還要考慮泵的耐腐蝕和抗酸堿性能，因?yàn)楣I(yè)污水的水質(zhì)復(fù)雜，具有懸浮物含量高、酸堿性強(qiáng)等特色。在泵的選型時(shí)，首先需要確認(rèn)使用的基本條件，包括：
a.輸送介質(zhì)的物理化學(xué)性能
影響泵的性能、材料和結(jié)構(gòu)。包括：介質(zhì)特性(如腐蝕性、磨蝕性、毒性等)、固體顆粒含量及顆粒大小、密度、黏度、汽化壓力等。
b.選型參數(shù)
流量、揚(yáng)程、溫度、裝置汽蝕余量、操作狀態(tài)。
c.現(xiàn)場(chǎng)條件
泵的安裝位置、環(huán)境溫度、相對(duì)濕度、大氣壓力、大氣腐蝕狀況及危險(xiǎn)區(qū)域劃分等級(jí)等。
2）選擇泵的類(lèi)型
水處理中根據(jù)用途的不同需要選擇對(duì)應(yīng)的合適類(lèi)型：
a.進(jìn)水的提升
在廢水的進(jìn)水中雜質(zhì)往往較多，一般選擇抗堵塞的離心泵。中小規(guī)模水量時(shí)，最常用的為潛污泵。在方便設(shè)置泵房時(shí)，可采用 干式無(wú)堵塞排污泵。在大型規(guī)模項(xiàng)目，一般采用干式安裝的大型污水泵，以方便檢修。
在工業(yè)廢水處理項(xiàng)目中，進(jìn)水纏繞物雜質(zhì)少時(shí)，經(jīng)常根據(jù)需求選用自吸泵等。
進(jìn)水提水泵在允許時(shí)，建議盡量選擇質(zhì)量?jī)?yōu)秀的產(chǎn)品，可以大大減少日常運(yùn)行維護(hù)中的麻煩，保證系統(tǒng)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。
b.中間提升及尾水排放
中間提升及尾水排放時(shí)，廢水中的雜質(zhì)特別是纏繞性雜質(zhì)非常少，在水泵的選型上范圍大很多，基本常規(guī)的輸送污水的泵都能使用。在尾水水質(zhì)較好時(shí)，排放和回用泵可考慮選擇清水泵，泵的效率一般較污水泵高，成本也較低。
c.有自吸需求
有自吸需求時(shí)可選用自吸泵、轉(zhuǎn)子泵。根據(jù)需求可配套真空泵。
d.污泥的輸送
初沉污泥：污泥懸浮物濃度高、雜物較多，一般采用螺桿泵，需要時(shí)配套破碎機(jī)。
二沉池污泥及污泥回流：污泥含水率高，特性與水類(lèi)似，一般選用潛污泵、混流泵或軸流泵，內(nèi)回流需要揚(yáng)程低，可選用穿墻泵。
化學(xué)污泥：根據(jù)污泥情況可選擇無(wú)堵塞排污泵、螺桿泵。
濃縮后污泥：一般選擇螺桿泵，也可選擇隔膜泵。
脫水后污泥：脫水后污泥的管道輸送需要揚(yáng)程高，可選擇柱塞泵。
e.藥劑投加
小流量的藥劑投加一般選擇計(jì)量泵，PAM的投加可選擇螺桿泵。
大流量的藥劑投加可選擇耐腐蝕泵等。
3）確定泵的型號(hào)
總結(jié)工業(yè)污水處理行業(yè)對(duì)水泵的優(yōu)化選型的要求如下：
1) 合理確定工程的流量Q和揚(yáng)程H值，水泵的運(yùn)行工作點(diǎn)要嚴(yán)格控制在高效區(qū)范圍內(nèi)。
2) 應(yīng)使多年平均揚(yáng)程下的裝置保持高效率和低運(yùn)用費(fèi)。
3) 在校核最高揚(yáng)程下，水泵仍然可以保證能正常高效工作。
4) 水泵電動(dòng)機(jī)能夠承受長(zhǎng)期滿(mǎn)負(fù)荷運(yùn)行。為了達(dá)到最大限度地保護(hù)電動(dòng)機(jī)，即使在偶然的不正常運(yùn)行情況下，電纜損壞且電動(dòng)機(jī)仍在水下，電纜進(jìn)口也不會(huì)有濕汽進(jìn)入電動(dòng)機(jī)和接盒。
在類(lèi)型確定后，再根據(jù)泵的性能曲線選擇合適的型號(hào)：
a.查系列型譜圖，選擇泵的額定工作點(diǎn)落在泵的高效工作區(qū)內(nèi)，校核泵的汽蝕余量是否符合要求。
b.校核泵的材質(zhì)、密封等是否能滿(mǎn)足輸送介質(zhì)要求。
c.校核安裝檢修條件是否滿(mǎn)足單體設(shè)計(jì)的要求。
當(dāng)有兩種以上規(guī)格符合條件時(shí)，選擇綜合指標(biāo)高的設(shè)備：效率高、重量低和價(jià)格低。
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