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來源：筑龍給排水

水處理設(shè)備的合理選型，是每一個(gè)設(shè)計(jì)人員需要掌握的知識(shí)。作為輸送提升的核心設(shè)備，泵在水處理項(xiàng)目中無處不在。泵的原理多樣，種類繁多，而且還在不斷地發(fā)展創(chuàng)新，不同的應(yīng)用場(chǎng)合，泵的使用方法也各有差異。

1、污水泵的原理與分類

在專業(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(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。

上圖為潛水離心泵

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(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(zhǎng)纖維垃圾。

上圖為水平軸流泵

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。

上圖為混流泵

（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。

上圖為隔膜泵

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)來輸送流體并提高其壓力。

上圖為螺桿泵

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。

上圖為自吸式轉(zhuǎn)子泵

（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(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抽吸并輸送液體，可以起到抽真空的作用。

2、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(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)軸上的功率稱為軸功率，用P表示，單位為kw。單位時(shí)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(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(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）表示，具體分為如下幾類：

NPSHa——裝置汽蝕余量又叫有效汽蝕余量，越大越不易汽蝕；

NPSHr——泵汽蝕余量，又叫必需的汽蝕余量或泵進(jìn)口動(dòng)壓降，越小抗汽蝕性能越好；

NPSHc——臨界汽蝕余量，是指對(duì)應(yīng)泵性能下降一定值的汽蝕余量；

[NPSH]——許用汽蝕余量，是確定泵使用條件用的汽蝕余量，通常取 [NPSH]=（1.1～1.5）NPSHc。

必需汽蝕余量和有效汽蝕余量有何區(qū)別

汽蝕余量分有效氣蝕余量NPSHa和必須氣蝕余量NPSHr。泵的必須汽蝕余量是泵的特性，由設(shè)計(jì)決定，泵的有效汽蝕余量由工藝管路決定。

對(duì)于給定泵，在給定轉(zhuǎn)速和流量下必需具有的汽蝕余量稱為必需汽蝕余量，常用NPSHr表示。又稱為泵的汽蝕余量，是規(guī)定泵要達(dá)到的汽蝕性能參數(shù)。NPSHr和泵的內(nèi)部流動(dòng)有關(guān)，是由泵本身頭定的，其物理意義是表示液體在泵進(jìn)口部分壓力下降的程度，也就是為了保征泵不發(fā)生汽蝕，要求在泵進(jìn)口處單位重量液體具有超過汽化壓力水頭的富余能量。必須汽蝕余量與裝置參數(shù)無關(guān)，只與泵進(jìn)口部分的運(yùn)動(dòng)參數(shù)（vo、wo、wk等）有關(guān)，這些運(yùn)動(dòng)參數(shù)在一定轉(zhuǎn)速和流量下是由幾何參數(shù)決定的。這就是說NPSHr是由泵本身（吸水室和葉輪進(jìn)口部分的幾何參數(shù)）決定的。對(duì)于既定的泵，不論何種介質(zhì)（黏性大介質(zhì)因影響速度分布除外），在一定轉(zhuǎn)速和流量下流經(jīng)泵進(jìn)口，因速度大小相同故有相同的壓力降，即NPSHr相同。所以NPSHr與液體的性質(zhì)無關(guān)（不考慮熱力學(xué)因素）。NPSHr越小，表示壓力降小，要求裝置必須提供的NPSHa小，因而泵的抗汽蝕性能越好。因此:r代表required必需的，由泵本體決定，具體與轉(zhuǎn)速，葉輪形式等有關(guān)；

有效汽蝕余量是指由泵安裝條件所確定的汽蝕余量，常用NPSHa表示。又稱為裝置汽蝕余量，是由吸入裝置提供的在泵進(jìn)口處單位重量液體具有的超過汽化壓力水頭的富余能量。NPSHa越大，泵越不容易發(fā)生汽蝕。有效汽蝕余量的大小與裝置參數(shù)及液體性質(zhì)（p、pv等）有關(guān)。因?yàn)槲胙b置的水力損失和流量的平方成正比，所以NPSHa隨流量的增加而減小。因此: A代表available有效的，可以提供的，這個(gè)由系統(tǒng)和管路決定，必須經(jīng)過嚴(yán)格計(jì)算；

要保證泵不氣蝕，NPSHa必須大于NPSHr。具體大多少，各種不同形式的泵都有經(jīng)驗(yàn)值, 一般把泵的必須汽蝕余量增加0.5-1m的富余能頭作為允許汽蝕余量。

3、污水泵的選型

（1）確認(rèn)使用條件

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(hào)

在類型確定后，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(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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