污水处理工程中水泵的选型
在污水处理工程中，水泵是整个系统中最为基础和关键的一环，能够直接影响到整个系统的处理能力、稳定性和经济性等。本文从水泵型号的选择入手，介绍了各类水泵的特点以及选型所需要注意的问题，对工程人员的设计工作有指导性意义。
引言
水泵是污水处理工程中必不可少的设备之一，其作用是将相对高程较低的污水提升至后续相对高程较高的处理单元，为污水处理的顺利进行提供足够的动力。水泵选型是否正确对整个系统的稳定性，投资和运行的经济性、运行效果的合理性都有着重大的影响。
1 影响水泵选型的因素
1.1 水泵安装现场的环境
通常在污水处理中所采用的水泵分为两种，一种安装于污水外，称为离心泵即干式泵，另一种直接安装在污水中，称为潜水泵。两种泵各有其优缺点，需根据不同的场合进行选择。
离心泵运行时，叶轮的叶片高速旋转产生离心力，将介质输送到高压端出口，并在吸入口形成负压吸入介质以此循环。由于其安装于污水外，运行时只有水泵的吸水管和叶轮淹没在污水中，能够保持设备的干燥，避免泵体受污染，方便后续的管理、养护及维修。但是由于其构造关系，如果水泵中没有水就无法进行介质的输送，且极易损伤叶轮和泵体导致设备损坏。
潜水泵的工作原理也是利用离心力，但由于泵体安装于水池内，运行时水泵及管件均淹没在水中，不存在进水管灌水及水泵吸程的问题，水池的有效容积会更大，其缺点是设备浸入污水中会受到腐蚀，养护管理及维修较为麻烦。
当污水处理厂占地面积不大，对水泵的安装环境无特殊要求，建议采用潜水泵；若水池深度超出水泵吸程，则必须采用潜水泵。当污水处理厂的占地足够大，且客户要求水泵安装于水池外，可以考虑采用离心泵。当水泵必须置于液体外，且启动液面低于水泵叶轮淹没水位时，必须选用带引水辅助设备的离心泵或自吸泵。
1.2 水泵输送的介质
污水处理中涉及到的污水种类繁多，有人们日常生活排放的生活污水，有工业生产中排放的生产废水，且不同行业排放的工业废水特性也各不相同，只有选择合适的水泵，污水处理工程的运行才能稳定和有效。
根据输送介质中所含杂质的多少可将水泵分为清水泵和污水泵两种。清水泵对输送介质的清洁度要求较高，一般要求介质中固体体积含量不超过0.1%，粒度不大于0.2mm，否则极易堵塞水泵，对泵体、叶轮造成损坏。污水泵的结构原理同清水泵一样，但进行了一些内部构造的更改，如加大水泵流道、增大叶轮间隙、取消叶轮护圈、增加锯齿片等，因此可以输送含杂质较多的介质。
针对各类污水选择水泵的原则如下：
1）对于清洁度较高，物理化学性质类似于清水的污水，如清洗废水、含油废水等，建议采用清水泵进行输送；
2）对于含有大量杂质（如较大固体颗粒、各种纤维）的污水，如生活污水、纺织业废水、造纸业废水等，必须选择污水泵来作业。
3）对于有腐蚀性的或高温的污水，必须有针对地选用特殊材质的耐腐蚀泵，如塑料、不锈钢等材质制造的水泵，否则泵体容易被腐蚀，使整个系统的运行受到影响。
1.3 水泵具体型号的选择
在选择水泵的具体型号前，首先需要根据具体的设计参数计算出所需水泵的流量和扬程，然后根据实际水泵的特性曲线进行比较和选择。
1.3.1 水泵流量的计算
与大型泵站相比，污水处理工程由于排水总量有限，且一般均设有较大的污水调节池，水泵的运行流量较为稳定。根据工程设计水量和设计水泵数量，即可计算出单台水泵的设计流量。
Q=Q总
n（m3/h）Q-单台水泵设计流量（m3/h）；
Q总-工程平均小时流量（m3/h）；
n-水泵台数（台）。
对于小流量的工程一般采用2台水泵，1用1备；对于大流量的工程可采用3台水泵，2用1备，运行时2台水泵同时运行，若使用中的水泵出现故障则更换备用水泵，故障水泵可拆下进行维修，这样备用水泵的投资比1用1备要更经济。采用多台水泵时应尽量选用同型号水泵，方便维护管理。
1.3.2 水泵扬程的计算
水泵总扬程由水泵吸水高度、扬水高度及管路水头损失三方面决定，一旦水泵流量、管径及管道布置确定，水泵设计扬程就可确定。
H≥h1+h2+h3+h4（m）H-水泵总扬程（m）；
h1-吸水管水头损失（m），一般包括吸水喇叭口、90°弯头、直线段、阀门，渐缩管等；
h2-出水管水头损失（m），一般包括渐扩管、止回阀、阀门、短管、90度弯头（或三通）、直线段等；
h3-集水池最低工作水位与所需提升最高水位之间的高差（m）；
h4-安全水头（m），估算扬程时可按0.5m~1.0m计；详细计算时应慎用，以免工况点偏移。
下面分别为不同安装高度水泵扬程的计算示意图
图1水泵扬程计算示意图
对于污水处理工程而言，水泵的主要作用是提升高程而不是长距离送水，输水管路一般不长，沿程阻力损失可忽略不计，水头损失只需计算局部阻力损失即可。
1.3.3 比较选择
通常水泵的制造商会针对其生产的每一款水泵提供如图2所示的H-Q曲线和-Q曲线。其中H-Q曲线为水泵的高程-流量特性曲线，-Q曲线为水泵的效率-流量曲线。针对每个不同的工程，计算得出实际所需要的水泵的高程为Hc，流量为Qc，在上图中显示为一个具体的坐标点（Qc，Hc）。
选取水泵的原则如下：
1）选取的水泵的H-Q曲线必须同时满足流量和扬程的要求。理想状态是（Qc，Hc）能落在曲线上，但实际工程中这种情况很少，此时必须在保证流量的前提下，让水泵工况点扬程略高于设计扬程，从H-Q曲线图上看也即所选择的水泵的H-Q曲线需要略高于工程需求点（Qc，Hc）。
2）一般水泵的工况点不会是水泵的最高效率点，但要求工况点应靠近水泵的最高效率点，以保证水泵的运行效率。从η-Q曲线图上显示为Qc位于η-Q曲线的波峰位置附近。同时，由于水泵在运行过程中，水池中的水位是变化的，水泵或者水泵组在这个范围内变化时都应处于高效区。
2 结论
本文从污水处理中水泵的选型出发，介绍了各类常用水泵的特点和使用要求，以及选择水泵型号需要考虑的关键点，供工程技术人员参考
管道离心泵的安装技术关键在于确定水泵安装高度(即吸程)。这个高度是指水源水面到水泵叶轮中心线的垂直距离，它与允许吸上真空高度不能混为一谈，水泵产品说明书或铭牌上标示的允许吸上真空高度是指水泵进水口断面上的真空值，而且是在1标准大气压下、水温20摄氏度情况下，进行试验而测定得的。它并没有考虑吸水管道配套以后的水流状况。而水泵安装高度应该是允许吸上真空高度扣除了吸水管道损失扬程以后，所剩下的那部分数值，它要克服实际地形吸水高度。水泵安装高度不能超过计算值，否则，水泵将会抽不上水来。另外，影响计算值的大小是吸水管道的阻力损失扬程，因此，宜采用最短的管路布置，并尽量少装弯头等配件，也可考虑适当配大一些口径的水管，以减管内流速。
应当指出，管道离心泵安装地点的高程和水温不同于试验条件时，如当地海拔300米以上或被抽水的水温超过20摄氏度，则计算值要进行修正。即不同海拔高程处的大气压力和高于20摄氏度水温时的饱和蒸汽压力。但是，水温为20摄氏度以下时，饱和蒸汽压力可忽略不计。
从管道安装技术上，吸水管道要求有严格的密封性，不能漏气、漏水，否则将会破坏水泵进水口处的真空度，使水泵出水量减少，严重时甚至抽不上水来。因此，要认真地做好管道的接口工作，保证管道连接的施工质量。
其中井筒悬吊式安装多用于雨水泵站或者污水泵站；井筒落地式安装适用于，安装井筒中间部分泵座处没有承重梁，从而底部需要承受整个装置重量的情况。雪橇式安装常用于，河道、水池等，这种安装形式直接将水泵放于池底或者河岸上，在水泵出水口末端接上出水管路即可，相对于井筒式安装大大减少了土建成本，减少真项目的造价。漂浮式安装多用于，水库河道等，在不具备雪橇式安装的情形下，也可采用漂浮式安装。
潜水轴流泵主要用于雨水收集、防汛排涝、抗旱浇灌、泵站用泵等，使用效率高、推荐泵站常用产品之一；泵段由进水喇叭口，叶轮部件，叶轮外壳和导叶体四大零件组成。潜水电机是全密封干式异步电动机，机壳将电机封闭，电机上端电缆出线处有静密封装置，电机下端盖出轴处有转动密封装置，潜水电机具备一切潜水运行的可靠性能。
水泵安装需注意如下：
1.基础坐标、标高、尺寸、预留孔洞应符合设计要求。基础表面平整、混凝土强度达到设备安装要求。水泵基础的平面尺寸，无隔振安装时应较水泵机组底座四周各宽100~150mm，有隔振安装时应较水泵隔振基座四周各宽出150mm。基础顶部标高，无隔振安装时应高出泵房地面完成面100mm以上，有隔振安装时高出泵房地面完成面50mm以上，且不得形成积水。基础外围周边设有排水设施，便于维修时泄水或排除事故漏水。
2.水泵基础表面和地脚螺栓预留孔中的油污、碎石、泥土、积水等应清除干净，预埋地脚螺栓的螺纹和螺母应保护完好，放置垫铁部位表面应凿平。
安装潜水泵时，电缆线要架空，电源线不要太长。机组下水时切勿使电缆受力，以免引起电源线断裂。潜水泵工作时不要沉入泥中，否则会导致电机散热不良而烧坏电机绕组。安装时，电机的绝缘电阻不应低于0.5M∏：13kW以下的电机可直接启动，13kW以上的应采用启动补偿器。
尽量避免在低压时开机。电源电压与额定电压不可相差10%，电压过高引起电机过热而烧坏绕组，电压过低则电机转速下降，如达不到额定转速的70%时，启动离心开关会闭合，造成启动绕组长时间通电而发热甚至烧坏绕组和电容器。不要频繁地开关电机，这是因为电泵停转时会产生回流，若立即开机，会使电机负载启动，导致启动电流过大而烧坏绕组。
切莫让电泵长期超负荷运转，不要抽含沙量大的水，电泵脱水运行的时间不宜过长，以免使电机过热而烧毁。机组在作业中，操作者必须随时观察其工作电压和电流是否在铭牌上规定的数值内，若不符合应使电机停止运转，找出原因并排除故障。
而生活用水也可以使用清水泵，便一般不设在输煤系统。
2、清水泵一般安装在清水池，而清水池的水一般来自化学专业处理过的工业水。
有的电厂输煤系统设有含煤废水处理系统，可以将煤水处理成清水，此时也可以安装清水泵作为冲洗水泵使用。
