藍升分析：大型城市污水泵站設備選型

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隨著城市規(guī)模的擴大，污水處理廠與中心城區(qū)的距離也不斷加大，污水管道的管徑、埋深、輸送距離都產(chǎn)生了巨大變化，這就對中途提升泵站提出了新的要求。本文以某大型污水泵站（設計流量約8.0m3/s，進水管道埋深約17m）為例，對泵站主要設備的選型進行了探討。

1 水泵選型

　　正確選擇水泵型式是泵站能否正常運行的關鍵，就目前使用最多的潛水排污泵、潛水混流泵和立式無堵塞排污泵進行比較。

1.1 潛水排污泵

　　該泵型適用污水泵站，具有如下特點：（1）水安裝，安裝、拆卸簡便；（2）作介質(zhì)：懸浮的固液混合物，顆粒25～150mm；纖維長度50～400mm；排污性能好：（3）結構采用單流道，污物通過能力強；（4）于55KW水泵帶冷卻夾套，可帶走電機熱量，在超低水位情況下仍可安全運行。

1.2 潛水混流泵

　　該泵型適用雨水泵站，具有如下特點：（1）筒式潛水安裝，安裝、拆卸簡便；（2）輪為葉片式，適用于低中流量、低中揚程情況，泵廠一般做到1000口徑以內(nèi)；（3）作介質(zhì)：清水或物理化學類似于清水的液體，其中不允許含大顆粒、長纖維。

1.3 立式無堵塞排污泵

　　該泵型適用污水泵站且不限制建筑面積的情況，具有如下特點：（1）干式安裝，需設置主機房；（2）水泵安裝高度需滿足水泵汽蝕余量，安裝位置較低，并需設置真空引水裝置；（3）工作介質(zhì)：懸浮的固液混合物，顆粒30～200mm；纖維長度50～150mm；排污性能好：葉輪結構采用雙流道，污物通過能力強。

1.4 水泵選型結論

　　本工程為大型污水泵站，泵站來水成分復雜、纖維狀雜物多，顯然潛水混流泵不宜選用。為保證泵站運行安全，可選擇潛水排污泵或立式無堵塞排污泵。若安裝立式無堵塞排污泵則需設置主機房，導致泵站上部建筑面積大，不符合規(guī)劃局對泵站建筑面積的控制要求。

　　綜合比較后，潛水排污泵具有明顯的優(yōu)勢，該泵型安裝簡單，使用方便，自動化水平高，可實現(xiàn)無人管理；安裝在水下運行，能消除噪音的污染。綜合比較后，水泵采用潛水排污泵。

2 水泵機組臺數(shù)

　   國產(chǎn)品牌潛水排污泵一般為600口徑以內(nèi)，最大流量（4500m3/h（1.25m3/s）；進口品牌潛水排污泵一般為1000口徑以內(nèi)，最大流量（10800m3/h（3.0m3/s）。結合泵站設計規(guī)模、單泵排水能力等因素，集水池內(nèi)安裝的水泵機組臺數(shù)按兩個方案進行比選，方案一為安裝水泵機組為8臺，方案二為安裝水泵機組為6臺。

2.1 方案一（裝機8臺）

　　方案一采用國產(chǎn)水泵，單泵流量1.00m3/s，功率185kW，水泵總功率為1480kW，變壓器總容量5000 kVA（4×1250kVA）

　　該方案特點如下：

　　2.1.1集水池分為四格，每格設連通閘門，檢修時可運行6臺水泵，可負擔設計流量，不影響泵站正常運行；

　　2.1.2水泵總功率方數(shù)值較小，可節(jié)省日后泵站運行費用；

　　2.1.3當水泵機組出現(xiàn)故障時，小流量、多機組的配置方式可提供泵站更高的運行保證率；

　　2.1.4在日常泵站運行中，小流量水泵更易于進行水泵機組匹配，調(diào)度靈活；

　　2.1.5工程投資較高；

2.2方案二（裝機6臺）

　　方案二采用進口水泵，單泵流量1.48m3/s，功率250kW，水泵總功率為1500kW，變壓器總容量5000 kVA（4×1250kVA）

　　該方案特點如下：

　　2.2.1集水池分為二格，每格設連通閘門，檢修時可運行3臺水泵，只能擔負75%設計流量，影響泵站正常運行；

　　2.2.2水泵總功率數(shù)值較高，泵站運行費用高；

　　2.2.3當水泵機組出現(xiàn)故障時，泵站運行保證率低；

　　2.2.4工程投資較低；

　　2.2.5水泵機組臺數(shù)對比結論

　　經(jīng)過上述分析，方案一水泵采用小流量、多機組的配置方式，具有運行可靠、運行費低等特點，本工程集水池內(nèi)水泵裝機8臺，其中2臺為變頻泵。

3 格柵除污機選型

3.1 耙齒回轉格柵除污機

　　該類型設備適用雨、污水泵站，具有如下特點：（1）作為細、中格柵，柵條間隙6～100mm；（2）可用于設備寬度4米、深度20米以內(nèi)的情況；（3）采用不銹鋼齒輪和鏈條，軸承為陶瓷軸承，耐磨、維護量低；（4）為密閉結構設計，有效密閉臭氣外溢。

3.2 鋼絲繩牽引式格柵除污機

　　該類型設備適用雨、污水泵站，具有如下特點：（1）作為中粗格柵使用，柵條間隙20～100mm；（2）水下無運轉部件，維護檢修方便；（3）可用于設備寬度4米、深度20米以內(nèi)的情況。

3.3 固液分離機（循環(huán)式齒耙清污機）

　　該類型設備適用污水泵站，具有如下特點：（1）無柵條，由諸多小齒耙相互聯(lián)成一個大的旋轉面，撈渣徹底；（2）作為細中格柵使用，柵條間隙5～15mm；（3）可用于設備寬度3米、深度10米以內(nèi)的情況；

3.4 格柵除污機選型結論

　　格柵除污機是泵站機電設備中的重要設備，其主要功能負責攔截泵站進水中污雜物、漂浮物，以保證水泵不被雜物堵塞，該設備能否正常運行、降低格柵故障率，是保證泵站良好運行的關鍵。由于該泵站深度超深，對格柵制造的要求較高，在調(diào)研現(xiàn)狀污水泵站、處理廠的格柵運行情況后，本工程格柵采用耙齒回轉格柵除污機。

4 集水池清泥裝置

　　目前，現(xiàn)狀污水泵站清挖集水池淤泥沒有有效手段、機械，只能在汛期會戰(zhàn)中對泵站進行斷水、人工清挖淤泥，不僅費時耗力、而且易產(chǎn)生安全隱患。

　　本工程設計流量大、埋深超深，為保證泵站日常持續(xù)運行、減少并盡量避免人工清挖集水池泥砂，按照《室外排水設計規(guī)范（2011年版）》（GB50014-2006）中“5.3.11集水池應設沖洗裝置，宜設清泥設施”，因此，在集水池中設置清泥裝置。

4.1 清泥設施工藝流程

　　集水池沉淀→泥砂收集→泥砂提升→泥砂分離→外運

　　目前，針對排水泵站集水池所用清泥裝置尚無定型設備，在調(diào)研國內(nèi)污水處理廠沉砂池所用設備及國外相關經(jīng)驗的基礎上，本工程對噴射式提砂裝置、氣提式砂泵、潛水排砂泵、移動式提砂泵進行比較。

4.2 噴射式提砂裝置

　　4.2.1該設備特點如下：

　　（1）利用中水或經(jīng)過濾的污水作為水源，經(jīng)加壓泵加壓，形成高壓水在砂斗底部形成真空、連續(xù)提砂；

　　（2）主體設備位于水面之上，安裝、維護簡便；

　?。?）砂水混合液提升不經(jīng)過泵體，不存在堵塞、磨損問題；

　　（4）高壓水對砂粒具有清洗效果，有效降低砂粒外有機物含量。

4.2.2氣提式砂泵

　　該設備特點如下：

　?。?）利用鼓風機提供氣源至空氣提升泵將砂水混合液由低處提升；

　?。?）主體設備位于水面之上，安裝、維護簡便；

　　（3）砂水混合液提升不經(jīng)過泵體，不存在堵塞、磨損問題；

4.3 潛水排砂泵

　　該設備特點如下：

　?。?）耦合式潛水安裝，安裝、拆卸簡便；

　　（2）砂水混合液提升經(jīng)過泵體，存在堵塞、磨損問題

4.4集水池清泥裝置選型結論

　　該泵站泥砂提升高度需20米，若采用氣提式砂泵不滿足設備深度比（H/T）的要求；若采用移動式提砂泵，因該泵為抽真空啟動，提砂泵安裝的位置不滿足水泵汽蝕余量。因此，氣提式砂泵不符合本工程的需求。若采用潛水排砂泵，砂水混合液提升經(jīng)過泵體，存在堵塞、磨損問題。另外，考慮到集水池需設置水沖洗裝置，為此泥砂提升裝置優(yōu)先考慮利用水源作為泥砂提升，即采用噴射式提砂裝置。

5 結論

　　對于大型污水泵站，由于其重要性和特殊性，其工藝布局和設備選型與常規(guī)泵站相比也有一些區(qū)別，必須結合日常養(yǎng)護管理部門的要求以及當前國內(nèi)外工藝設備的發(fā)展，合理選型，優(yōu)化布局。

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