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怎样进行污水泵站的工艺设计?

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一、水泵的选择
1.泵站设计流量的确定
城市的用水量是不均匀的,因而排人管道的污水流量也是不均匀的。排水泵站的设计流量一般均按最高日最高时污水流量决定。一般小型排水泵站(最高日污水量在5000m3以下),设1-2套机组;大型排水泵站(最高日污水量超过15000m3)设3-4套机组。
2.泵站扬程的确定
泵站扬程可按下式计算:
H=Hss+Hsd+∑hs+∑hd(m)    (7—1)
式中
Hss——吸水地形高度,m,为集水池内最 低水位与水泵轴线之高差;
Hsd——压水地形高度,m,为水泵轴线与输水最高点(即压水管出口处)之高差;
∑hs,∑hd——污水通过吸水管路和压水管路中的水头损失(包括沿程损失和局部损失)。
由于污水泵站一般扬程较低,局部损失占总损失比重较大,所以不可忽略不计。考虑到污水泵在使用过程中因效率下降和管道中因阻力增加而增加的能量损失,在确定水泵扬程时,可增大1-2m安全扬程。
3.选泵应注意的问题
(1)因为水泵在运行过程中,集水池中水位是变化的,因此所选水泵在这个变化范围内应处于高效段,当泵站内的水泵超过两台时,在选择水泵时应注意不但在并联运行时,而且在单泵运行时都应处于高效段内;
(2)为提高水泵的使用范围,每台水泵的流量最 好相当于1/2~1/3的设计流量,并且以采用同型号的水泵为最 好;
(3)从适应流量的变化和节约电能角度考虑,采用大小搭配较为合适的型号可适应更广泛的来水量。若选用两台不同型号的水泵,则小泵的出水量不应小于大泵出水量的一半;若选用一大两台水泵,则小泵的出水量不小于大泵出水量的1/3;
(4)大流量的排水泵站可选择轴流泵,一般泵站选择离心污水泵,泵房不太深的情况可选择耐腐蚀污水泵、高效无堵塞自吸排污泵;
(5)工业排水泵站的来水中往往含有酸性、碱性或其他腐蚀性物质,因此,应选择耐腐蚀性能好的污水泵;
(6)泵站经常工作水泵不多于四台,且为同一型号时,只需在管路中设置一套备用机组;若超过四台,除安装在管路上的一套备用机组外,还应在仓库中备用一套。
二、集水池设计
1.集水池形式
污水泵站集水池的形式有圆形、半圆形和矩形等多种形式,上口宜采用敞开式,周围加栏杆或短墙,上加顶棚,设梁勾或滑车,以满足吊泥或栅渣的要求。
2.集水池布置原则
集水池的布置,应考虑改善水泵吸水的水力条件,减少滞流和涡流,以保证水泵正常运行。布置时应注意以下几点。
(1)泵的吸水管或叶轮应有足够的淹水深度,防止空气吸入或形成涡流时吸入空气。
(2)水泵的吸入喇叭口应与池底保持所要求的距离。
(3)水流应均匀顺畅无漩涡地流近水泵吸水管口。每台水泵进水水流条件基本相同,水流不要突然扩大或改变方向。
(4)集水池进口流速和水泵吸入口处的流速尽可能缓慢。
污水泵房的集水池前应设置闸门或闸槽,以在集水池清洗或水泵检修时使用。
3.集水池容积
集水池的容积与进入泵站的流量变化情况、水泵的型号、工作台数及其工作制度、泵站操作性质、启动时间等有关。在满足安装格栅和吸水管的要求,保证水泵工作时的水力条件及能够及时将流入的污水抽走的前提下,集水池应尽量小些。集水池容积的确定方法见表7—6
表7-6集水池容积的确定
泵站的形式 集水池容积
全昼夜运行的大型污水泵站 不小于泵站中最 大一台水泵5min的出水量
小型污水泵站 能够满足储存夜间流入量的要求
工厂的污水泵站 应根据短时间内淋浴排水量来复核
污泥泵站 根据从沉淀池、消化池一次排出的污泥量或回流污泥和剩余污泥量来确定
自动控制污水泵站 泵站为一级工作:w=Q0/4n
泵站分两级工作:w=(Q2-Q1)/4n
式中,W为集水池容积,m3;Q0为泵站一级工作时的出水量,m3/h;Q1,Q2为泵站二级工作时,一级与二级工作水泵的出水量,m3/h;n为水泵每小时的启动次数,一般取n=6
4.集水池的内部标高的确定(见图7—6)
(1)对于小型泵站,集水池中最高水位取进水管渠渠底标高;
(2)对于大、中型泵站,最高水位取进水管渠计算水位标高;
(3)集水池的有效水深,从最高水位到最 低水位,一般取1.5~2.0,池底坡度为i = 0.1~0.2倾向集水坑;
(4)集水坑的大小应保证水泵有良好的吸水条件,吸水管的喇叭口放在集水坑内,一般朝下安设,其下缘在集水池中最 低水位以下0.4m,离坑底的距离不小于喇叭口进口直径的0.8倍,吸水管喇叭口边缘距离池壁不小于喇叭口进口直径的0.75~1.0倍,在同一吸水坑中安装几根喇叭口时,吸水喇叭口之间的距离不小于喇叭口进口直径的1.5~2.0倍。
 三、泵房(机器间)的布置
1.机组布置
污水泵站中机组台数一般不超过3~4台;
为了满足安全防护和便于机组检修,泵站内主要机组的布置和通道宽度,应符合下列要求.
(1)相邻两机组间的净距:当电动机容量小于等于55kW时,不得小于0.8m;电动机容量大于55kW时,不得小于1.2m。
(2)无吊车起重设备的泵房,一般在每个机组的一侧应有比机组宽度大0.5m的通道,但不得小于第 一条规定。
(3)相邻两机组突出基础部分的间距和机组突出部分与墙壁的间距,以及泵房主要通道的宽度与给水泵房要求相同。
(4)在有桥式起重设备的泵房内,应有吊运设备的通道。   
(5)当需要在泵房内就地检修时,应留有检修设备的位置,其面积应根据最 大设备(部件)的外形尺寸确定,并在周围设置宽度不小于0.7m的通道。
2.管道布置
(1)吸水管路布置  每台水泵应设置一条单独的吸水管。这样不但可以改善水泵的吸水条件,而且还可以减少管道堵塞的可能性。
吸水管的流速一般采用l.0~1.5m/s,不得低于0.7m/s。当吸水管较短时,流速面适当提高。
吸水管进口端应装设喇叭口,其直径为吸水管直径的1.3~1.5倍。吸水管路在集水池中的位置和各部分之间的距离要求,可参照给水泵站中有关规定。
当排水泵房设计成自灌式时,在吸水管上应设有闸阀(轴流泵除外),以方便检修。非自灌式工作的水泵,采用真空泵引水,不允许在吸水管口上装设底阀。因底阀极易被堵塞,影响水泵启动,而且增加吸水管阻力。
(2)压水管路布置  压水管流速一般为1.0~2.5m/s。当两台或两台以上水泵合用一条压水管时,如果仅一台水泵工作,其流速也不得小于0.7m/s,以免管内产生沉积。单台水泵的出水管接人压水于管时,不得白干管底部接入,以免停泵时,杂质在此处沉积。
当两台及两台以上水泵合用一条出水管时,每台水泵的出水管上应设置闸阀,并且在闸阀与水泵之间设止回阀;如采用单独出水管口,并且为自由出流时,一般可不设止回阀和闸阀。
3.管道敷设   
泵站内管道一般采用明装。吸水管一般置于地面上。压水管多采用架空安装,沿墙设在托架上。管道不允许在电气设备的上面通过,不得妨碍站内交通、设备吊装和检修,通行处的地面距管底不宜小于2.0m,管道应稳固。泵房内地面敷设管道时,应根据需要设置跨越设施。
四、泵站内部标高的确定
自灌式泵站集水池底板与机器间底板标高基本一致,水泵轴线标高可由喇叭口标高及吸水管上配件尺寸推算来确定。
对于非自灌式泵站,由于利用了水泵的真空吸上高度,机器间底板标高通常高于集水池底板标高,水泵轴线标高可根据水泵允许吸上真空高度和当地条件确定;水泵基础标高则由水泵轴线标高推算,进而可以确定机器间地板标高。机器间上层平台标高通常应比室外地坪高出0.5m。
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