【污水處理知識】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
在專業(yè)定義上，泵是指將原動機(jī)的機(jī)械能轉(zhuǎn)換成流體的壓力能和動能，從而實(shí)現(xiàn)流體定向輸運(yùn)的動力設(shè)備。在使用時常按用途來進(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如下：
1、葉片式泵
葉片式泵包括離心泵(單級、多級)，軸流泵，混流泵，旋渦泵等。
離心泵-利用旋轉(zhuǎn)葉輪帶動流體一起旋轉(zhuǎn)，借離心力的作用，使流體的壓力能和動能得到增加。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)定且沒有過多渦旋，水力部件設(shè)計(jì)和制造成沒有銳利的棱角。泵出水配管法蘭按ISO標(biāo)準(zhǔn)，公稱壓力為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、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產(chǎn)生的推力全部作用在對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，檢查或維修人員無需進(jìn)入池底。
潛水內(nèi)回流泵應(yīng)為臥式單級結(jié)構(gòu)，垂直單導(dǎo)軌、自耦式安裝。葉輪的設(shè)計(jì)應(yīng)采用無堵塞、防纏繞結(jié)構(gòu)型式，通過固體顆粒直徑可達(dá) 120mm 以及允許長纖維垃圾。
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。混流泵為電機(jī)驅(qū)動，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輸送流體，并提高其壓力，包括活塞式、柱塞式和隔膜式三類。
回轉(zhuǎn)式泵-利用一對或幾個特殊形狀的回轉(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)動來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60mm不可壓縮異物，具有無堵塞、耐磨等特點(diǎn)適合高含砂污泥輸送。
3、其他類型泵
葉片式泵和容積式泵基本包括了所有常用的泵的類型，還有一些其他類型的泵，比如：
水環(huán)式真空泵-水環(huán)式真空泵在啟動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
泵在單位時間內(nèi)輸送的流體量稱為流量，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泵后所獲得的能量增加值，稱為揚(yáng)程，用H表示，單位為m。
在選型時，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)，是一個固定值。對于水泵自身性能而言，流量與揚(yáng)程往往是一個區(qū)間內(nèi)的對應(yīng)關(guān)系，是一個范圍。在選型時，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，要綜合評估偏差可能帶來的不利影響，權(quán)衡后確定選型結(jié)果。
2）軸功率與效率
泵在運(yùn)行時原動機(jī)傳遞到泵轉(zhuǎn)軸上的功率稱為軸功率，用P表示，單位為kw。單位時間內(nèi)通過泵的流體所獲得的功率稱為有效功率，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，同時泵有各自的高效率區(qū)間，選型時需要落在這個區(qū)間，以降低能耗。
3）轉(zhuǎn)速
泵軸每分鐘的轉(zhuǎn)數(shù)，稱為轉(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)速對應(yīng)，可通過變頻器對電機(jī)轉(zhuǎn)速進(jìn)行調(diào)整，水泵性能曲線也對應(yīng)變化。在實(shí)際流量揚(yáng)程變化時，通過變頻來調(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，水會產(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，在這個過程中會產(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，廠家一般會提供允許汽蝕余量供設(shè)計(jì)人員在選型設(shè)計(jì)時使用，汽蝕余量的參數(shù)說明如下：
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)對泵類設(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，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)場條件
泵的安裝位置、環(huán)境溫度、相對濕度、大氣壓力、大氣腐蝕狀況及危險區(qū)域劃分等級等。
2）選擇泵的類型
水處理中根據(jù)用途的不同需要選擇對應(yīng)的合適類型：
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，最常用的為潛污泵。在方便設(shè)置泵房時，可采用 干式無堵塞排污泵。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，經(jīng)常根據(jù)需求選用自吸泵等。
進(jìn)水提水泵在允許時，建議盡量選擇質(zhì)量優(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，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，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
總結(jié)工業(yè)污水處理行業(yè)對水泵的優(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) 水泵電動機(jī)能夠承受長期滿負(fù)荷運(yùn)行。為了達(dá)到最大限度地保護(hù)電動機(jī)，即使在偶然的不正常運(yùn)行情況下，電纜損壞且電動機(jī)仍在水下，電纜進(jìn)口也不會有濕汽進(jìn)入電動機(jī)和接盒。
在類型確定后，再根據(jù)泵的性能曲線選擇合適的型號：
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)、密封等是否能滿足輸送介質(zhì)要求。
c.校核安裝檢修條件是否滿足單體設(shè)計(jì)的要求。
當(dāng)有兩種以上規(guī)格符合條件時，選擇綜合指標(biāo)高的設(shè)備：效率高、重量低和價格低。
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