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
化工项目中，泵浦的合理选型对于物料的成功输送以及装置长期运行的稳定性与可靠性具有至关重要的意义，在选择污水处理污水泵时要通过对氢化工作液输送泵操作工况的分析，确定自吸泵的性能参数及工艺要求。在满足工艺要求的基础上，综合考虑设备布置，管道布置等各方面的影响，来确定污水处理污水泵的具体型号。
1、输送介质的物理化学性能
影响泵的性能、材料和结构。包括：介质特性（如腐蚀性、磨蚀性、毒性等）、固体颗粒含量及颗粒大小、密度、黏度、汽化压力等。
2、选型参数
流量、扬程、温度、装置汽蚀余量、操作状态。
3、现场条件
泵的安装位置、环境温度、相对湿度、大气压力、大气腐蚀状况及危险区域划分等级等。
4、轴功率与效率
轴功率：泵在运行时原动机传递到泵转轴上的功率称为轴功率，用P表示，单位为kw。单位时间内通过泵的流体所获得的功率称为有效功率，用Pe表示。泵的效率为有效功率与轴功率之比，即η=Pe/P。
效率：泵的效率与泵本身的设计水平、机械加工水平等有关，效率的高低直接影响能耗，同时泵有各自的效率区间，选型时需要落在这个区间，以降低能耗。
5、转速
泵轴每分钟的转速，称为转速，用n表示，单位为r/min。转速一般与电机的标准转速对应，可通过变频器对电机转速进行调整，水泵性能曲线也对应变化。在实际流量扬程变化时，通过变频来调节可以达到很好的节能效果。
首先要确认影响自吸泵选型的几个重要因素：输送介质、输送温度、自吸高度、流量、扬程、口径、功率等。
通过输送什么介质，介质温度，确定选用什么泵，用什么材质的泵。例如98%的浓硫酸根据温度的不同，化学性质表现的也不相同。30℃以下可以采用PVDF材质的耐酸碱自吸泵输送，超过30℃就需要用衬氟材质的泵输送。次氯酸及次氯酸根离子的氧化性比较强，需要采用PVDF材质的泵（含有次氯酸根离子溶液建议采用磁力泵）。
根据自吸高度要求采用不同的配置，一般建议客户在进水口加装底阀滤网，起到防止吸到杂物，防止于液体回流，再次启动不用加水等作用，自吸高度在5米左右，需要加装自吸桶。（原理：自吸泵不断的抽自吸桶内的液体，使得自吸桶内的压力不断变小，大气压会将液体通过进口管道压到自吸桶内，从而提高自吸能力）
流量扬程是一款泵基本的要求，通过泵要求的流量扬程，对照流量扬程性能曲线图，可以快速选择适合的型号。例如，需要扬程20m，流量20m³/h的自吸泵，在流量扬程曲线上，找到对应的20m扬程的水平线①，与20m³/h（334L/min）对应的竖直线②交叉的点X，选择在它上方的紧挨着的一条线h，选择对应的泵型号MA-50052（采用选大不选小的原则）。
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