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大型城市污水泵站设备选型研究

作者: ‖ 时间:2019/10/23 ‖ 来源: ‖ 点击:142

 随着城市规模的扩大,污水处理厂与中心城区的距离也不断加大,污水管道的管径、埋深、输送距离都产生了巨大变化,这就对中途提升泵站提出了新的要求。本文以某大型污水泵站(设计流量约8.0m3/s,进水管道埋深约17m)为例,对泵站主要设备的选型进行了探讨。

1 水泵选型

  正确选择水泵型式是泵站能否正常运行的关键,根据天津市排水泵站的建设及管理经验,在充分调研和分析的基础上,遵循便于管理、运行可靠、满足景观、节省占地要求等原则,就目前使用最多的潜水排污泵、潜水混流泵和立式无堵塞排污泵进行比较。

1.1 潜水排污泵

  该泵型适用污水泵站,具有如下特点:(1)水安装,安装、拆卸简便;(2)作介质:悬浮的固液混合物,颗粒25~150mm;纤维长度50~400mm;排污性能好:(3)结构采用单流道,污物通过能力强;(4)于55KW水泵带冷却夹套,可带走电机热量,在超低水位情况下仍可安全运行。

1.2 潜水混流泵

  该泵型适用雨水泵站,具有如下特点:(1)筒式潜水安装,安装、拆卸简便;(2)轮为叶片式,适用于低中流量、低中扬程情况,泵厂一般做到1000口径以内;(3)作介质:清水或物理化学类似于清水的液体,其中不允许含大颗粒、长纤维。

1.3 立式无堵塞排污泵

  该泵型适用污水泵站且不限制建筑面积的情况,具有如下特点:(1)干式安装,需设置主机房;(2)水泵安装高度需满足水泵汽蚀余量,安装位置较低,并需设置真空引水装置;(3)工作介质:悬浮的固液混合物,颗粒30~200mm;纤维长度50~150mm;排污性能好:叶轮结构采用双流道,污物通过能力强。

1.4 水泵选型结论

  本工程为大型污水泵站,泵站来水成分复杂、纤维状杂物多,显然潜水混流泵不宜选用。为保证泵站运行安全,可选择潜水排污泵或立式无堵塞排污泵。若安装立式无堵塞排污泵则需设置主机房,导致泵站上部建筑面积大,不符合规划局对泵站建筑面积的控制要求。

  综合比较后,潜水排污泵具有明显的优势,该泵型安装简单,使用方便,自动化水平高,可实现无人管理;安装在水下运行,能消除噪音的污染。综合比较后,水泵采用潜水排污泵。

2 水泵机组台数

  经过对各水泵厂调研,国产品牌潜水排污泵一般为600口径以内,最大流量(4500m3/h(1.25m3/s);进口品牌潜水排污泵一般为1000口径以内,最大流量(10800m3/h(3.0m3/s)。结合泵站设计规模、单泵排水能力等因素,集水池内安装的水泵机组台数按两个方案进行比选,方案一为安装水泵机组为8台,方案二为安装水泵机组为6台。

2.1 方案一(装机8台)

  方案一采用国产水泵,单泵流量1.00m3/s,功率185kW,水泵总功率为1480kW,变压器总容量5000 kVA(4×1250kVA)

  该方案特点如下:

  2.1.1集水池分为四格,每格设连通闸门,检修时可运行6台水泵,可负担设计流量,不影响泵站正常运行;

  2.1.2水泵总功率方数值较小,可节省日后泵站运行费用;

  2.1.3当水泵机组出现故障时,小流量、多机组的配置方式可提供泵站更高的运行保证率;

  2.1.4在日常泵站运行中,小流量水泵更易于进行水泵机组匹配,调度灵活;

  2.1.5工程投资较高;

 

2.2方案二(装机6台)

  方案二采用进口水泵,单泵流量1.48m3/s,功率250kW,水泵总功率为1500kW,变压器总容量5000 kVA(4×1250kVA)

  该方案特点如下:

  2.2.1集水池分为二格,每格设连通闸门,检修时可运行3台水泵,只能担负75%设计流量,影响泵站正常运行;

  2.2.2水泵总功率数值较高,泵站运行费用高;

  2.2.3当水泵机组出现故障时,泵站运行保证率低;

  2.2.4工程投资较低;

  2.2.5水泵机组台数对比结论

 

  经过上述分析,方案一水泵采用小流量、多机组的配置方式,具有运行可靠、运行费低等特点,本工程集水池内水泵装机8台,其中2台为变频泵。

3 格栅除污机选型

3.1 耙齿回转格栅除污机

  该类型设备适用雨、污水泵站,具有如下特点:(1)作为细、中格栅,栅条间隙6~100mm;(2)可用于设备宽度4米、深度20米以内的情况;(3)采用不锈钢齿轮和链条,轴承为陶瓷轴承,耐磨、维护量低;(4)为密闭结构设计,有效密闭臭气外溢。

3.2 钢丝绳牵引式格栅除污机

  该类型设备适用雨、污水泵站,具有如下特点:(1)作为中粗格栅使用,栅条间隙20~100mm;(2)水下无运转部件,维护检修方便;(3)可用于设备宽度4米、深度20米以内的情况。

3.3 固液分离机(循环式齿耙清污机)

  该类型设备适用污水泵站,具有如下特点:(1)无栅条,由诸多小齿耙相互联成一个大的旋转面,捞渣彻底;(2)作为细中格栅使用,栅条间隙5~15mm;(3)可用于设备宽度3米、深度10米以内的情况;

3.4 格栅除污机选型结论

  格栅除污机是泵站机电设备中的重要设备,其主要功能负责拦截泵站进水中污杂物、漂浮物,以保证水泵不被杂物堵塞,该设备能否正常运行、降低格栅故障率,是保证泵站良好运行的关键。由于该泵站深度超深,对格栅制造的要求较高,在调研现状污水泵站、处理厂的格栅运行情况后,本工程格栅采用耙齿回转格栅除污机。

4 集水池清泥装置

  目前,现状污水泵站清挖集水池淤泥没有有效手段、机械,只能在汛期会战中对泵站进行断水、人工清挖淤泥,不仅费时耗力、而且易产生安全隐患。

  本工程设计流量大、埋深超深,为保证泵站日常持续运行、减少并尽量避免人工清挖集水池泥砂,按照《室外排水设计规范(2011年版)》(GB50014-2006)中“5.3.11集水池应设冲洗装置,宜设清泥设施”,因此,在集水池中设置清泥装置。

4.1 清泥设施工艺流程

  集水池沉淀→泥砂收集→泥砂提升→泥砂分离→外运

  目前,针对排水泵站集水池所用清泥装置尚无定型设备,在调研国内污水处理厂沉砂池所用设备及国外相关经验的基础上,本工程对喷射式提砂装置、气提式砂泵、潜水排砂泵、移动式提砂泵进行比较。

4.2 喷射式提砂装置

  4.2.1该设备特点如下:

  (1)利用中水或经过滤的污水作为水源,经加压泵加压,形成高压水在砂斗底部形成真空、连续提砂;

  (2)主体设备位于水面之上,安装、维护简便;

  (3)砂水混合液提升不经过泵体,不存在堵塞、磨损问题;

  (4)高压水对砂粒具有清洗效果,有效降低砂粒外有机物含量。

  

4.2.2气提式砂泵

  该设备特点如下:

  (1)利用鼓风机提供气源至空气提升泵将砂水混合液由低处提升;

  (2)主体设备位于水面之上,安装、维护简便;

  (3)砂水混合液提升不经过泵体,不存在堵塞、磨损问题;


4.3 潜水排砂泵

  该设备特点如下:

  (1)耦合式潜水安装,安装、拆卸简便;

  (2)砂水混合液提升经过泵体,存在堵塞、磨损问题


4.4集水池清泥装置选型结论

  该泵站泥砂提升高度需20米,若采用气提式砂泵不满足设备深度比(H/T)的要求;若采用移动式提砂泵,因该泵为抽真空启动,提砂泵安装的位置不满足水泵汽蚀余量。因此,气提式砂泵不符合本工程的需求。若采用潜水排砂泵,砂水混合液提升经过泵体,存在堵塞、磨损问题。另外,考虑到集水池需设置水冲洗装置,为此泥砂提升装置优先考虑利用水源作为泥砂提升,即采用喷射式提砂装置。

5 结论

   对于大型污水泵站,由于其重要性和特殊性,其工艺布局和设备选型与常规泵站相比也有一些区别,必须结合日常养护管理部门的要求以及当前国内外工艺设备的发展,合理选型,优化布局。

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上一条: 污水泵站自动化控制系统的设计理念与实现方法

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