潛水污水泵原理與應用淺析

寧光武 寧興旺

（1.平原污水處理廠 山東 平原 253100；2.山東交通學院機械工程學院 山東 濟南 250023）

潛水污水泵原理與應用淺析

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（1.平原污水處理廠 山東 平原 253100；2.山東交通學院機械工程學院 山東 濟南 250023）

潛水污水泵主要用于輸送城市污水，是污水處理行業中的關鍵設備。本文介紹了潛水污水泵的工作原理，并對其抗污染能力進行了相關分析，最后指出了在實際使用潛水污水泵時應該注意的問題。

潛水污水泵；抗污能力；原理

近年來，我國非常重視污水處理事業，全國各地都在興建污水處理工程。潛水污水泵是污水處理工程中的重要設備，而且這種泵的使用范圍目前正在迅速擴大，廣泛應用于工業、食品、醫院、飯店等行業，主要用來輸送含有大量固體顆粒物如淤泥、灰渣等，以及含有大量纖維狀固體物質如各種紡織廢物、蔬菜食品廢棄物等的生活生產污水。

污水泵是一種無堵塞泵，主要包括潛水式污水泵和干式污水泵兩種。本文重點介紹潛水式污水泵，最常用的潛水式污水泵是WQ型潛水污水泵。潛污泵不同于普通泵，因為輸送介質中含有大量污物，容易堵塞流道，一旦流道堵塞，潛污泵便無法正常工作，甚至燒毀電機。所以潛污泵關注的是泵體的抗堵性能和可靠性能。

1 潛水污水泵的工作原理與性能指標

1.1 潛水污水泵的原理

污水泵與其他泵相同，有著葉輪和壓水室兩大核心部件。不同用途的污水泵其葉輪型式也不同，如可分為單流道葉輪、雙流道葉輪、雙葉片葉輪和無葉片葉輪幾種。潛水泵工作之前，需要先將吸入管和泵殼內都充滿液體，工作時的工作原理與普通葉片泵相似。葉輪高速旋轉，通過葉片帶動泵內的液體隨之旋轉。液體會在離心力的作用下飛離葉輪，射入泵殼擴散室，并且壓力逐漸增加，最終在壓力作用下，從泵的出口排出。而在葉片的中心處，因為液體減少而形成低壓區域，泵外的流體會在大氣壓的作用下不斷補充到泵內部，從而形成連續流動。

1.2 潛水污水泵性能指標

1.2.1 流量

即污水泵的最大排污流量，潛水污水泵的流量在朝著大小兩個方向發展，現在瑞典ABS生產的潛水污水泵最大流量可達25000m3/h。而西班牙博姆巴公司，則可以生產流量僅為0.02m3/h的潛水污水泵。

1.2.2 揚程

潛污泵的量程一般在10m～100m，隨著技術的不斷革新，現在生產的潛污泵揚程可達150m，而美國迪斯科費洛公司生產的潛污泵最大揚程可達400m。

1.2.3 可通過固體污物最大尺寸

對于潛污泵而言，最重要的性能指標就是可通過固體污物尺寸，這也幾乎成了潛污泵水力設計時唯一考慮的參數。為了能令更大的污物通過泵體，一方面需要加大葉輪的寬度，另一方面，必須去除大部分葉片，并要縮短葉片長度。通常，潛污泵的葉輪寬度是同功率水泵的200%。現在一般潛污泵允許通過的固體物最大直徑在50～150mm，而同樣是美國迪斯科費洛公司生產的潛污泵，允許最大固體顆粒直徑可達460mm。

2 潛水污水泵的抗污染能力

污水泵與普通泵的重要區別是污水泵必須允許通過較大的固態污物，一般規范中要求污水泵允許通過直徑 100～150mm的固體。污水中包含的固態污物主要有顆粒狀污物和纖維狀污物。

2.1 污水泵通過固體顆粒的能力

通過對雙葉片葉輪的優化設計，可使污水泵的通過固體顆粒的能力達到最強。在設計雙葉片葉輪時，通常不會預先限制葉片間的流道形狀，而是在盡量增加流道截面積的同時，盡量使得最小斷面的形狀接近正方形，并且需要在設計葉片流道時考慮與葉輪水力效率相關的液體通流能力。而雙流道葉輪則會對葉片間的通道形狀進行限制，是在給定葉片間通道形狀的基礎上進行設計的。通過對比可以發現，雙葉片葉輪葉片間的通流道是擴散型的，所以其最小的斷面就在葉片進口處，而雙流道葉輪葉片間的通流道則是收縮的，最小斷面在葉片出口處。這點早已被實踐證明，即當球狀固體污物量超過葉輪的通污能力時，雙葉片潛污泵會在進口處堵塞，而雙流道潛污泵則會在出口處堵塞。而在通過的固體污物直徑相同的情況下，雙葉片葉輪的通流能力比雙流道葉輪要高出近20%。

2.2 污水泵清除纖維狀固體的能力

在實際運行中，纖維狀固體比固體顆粒更容易堵塞潛水污水泵，而防止纖維狀固體堵塞的技術難度也更大。在早期的潛污泵中，為了防止纖維狀固體堵塞，會在葉輪的進口處加裝一個錐形切割體用來將纖維狀固體切碎，但是這會影響進入葉片間流道的流場分布，從而影響本的效率。隨著技術的改進和設計水平的提高，現在的潛污泵已經可以利用葉片本身將纖維狀固體切碎，從而大幅度提升了潛污泵的效率。

3 潛水污水泵應用及注意事項

潛水污水泵主要用于污水處理廠中，在污水處理廠的進水泵房、集泥泵房、剩余污泥泵房、集泥集水井、消化池、凈化池、澄清池、塵沙池等各種污水處理單元中應用都非常多。表1中列出了北京一開發區污水處理廠和重慶某廣場污水處理廠中不同處理單元使用潛水泵及潛污泵的情況。

表1 潛水泵應用舉例

潛水污水泵作為在水下使用的重要部件，一旦在運行中出現堵塞或者其他故障，將會給污水處理廠的正常運行帶來很大的麻煩，因此在使用過程中應注意維護保養，具體說來應該注意以下幾個方面：

3.1 選購合適的潛污泵型號

潛水電泵品種繁多，用途各不相同。在選用潛水泵時需要根據具體用途合理選用。尤其應該充分考慮水泵允許排出異物的大小。選擇過大的潛污泵會導致一次投入成本過高，而且泵長期使用在最佳功耗點以下，效率很低。而如果選擇的潛污泵過小，則會導致泵體堵塞，甚至電機燒毀等嚴重故障。

3.2 安裝潛污泵時要注意電纜安全

潛污泵下水時不能使電纜受力，以免扯斷或者損壞絕緣皮。由于電機是潛水作業的，所以安裝時，電機應保證良好絕緣，并在安裝泵之前，應該測定絕緣電阻。一般應該在潛污泵沉入水中后，測量地面及接地線和各相電纜之間的電阻值，絕緣電阻不應該小于0.5MΩ。對于13kW以下的機組，可以直接啟動，如果大于13kW的電機，啟動時應該采用啟動補償器。

3.3 維護與檢查

為了保證安全，應該每天對泵的壓力、流量、電壓以及電流情況進行巡查，并做好相關記錄工作。在巡查時應該注意如果電流值過大超出額定值，說明有污物堵塞現象或者零件磨損現象。從壓力流量的變化情況中也可以分析出潛污泵是否有葉輪堵塞、過濾網堵塞等情況。檢查時對于潛污泵的振動、噪聲以及水位情況也應注意觀察記錄，及時發現問題方便維修。

除了日常維護巡查之外，每1～2年應該對潛污泵進行一次檢查和清潔，更換易損件等，以延長泵的使用壽命。對于密封室中的油液應該至少一年更換一次，如果拆開密封室時發現有油水混合現象，說明機械密封結構損壞，需要更換。當泵長期停轉時，應將泵從水中提出，清潔后放于干燥處，以防其生銹。

4 結束語

以上討論了潛污泵的原理、抗污染能力以及其應用中應注意的問題。但是我國生產的潛水污水泵與國外先進企業產品相比還有很大差距，對于今后潛污泵的發展應該著力從以下幾個方面入手：第一，研制大流量、大功率、高揚程的大型潛污泵，以適應不斷增長的城市污水處理需求；第二，在潛污泵能應用可靠性高的自動檢測、保護裝置，一旦發生堵塞、磨損等故障，可以馬上自動報警，方便維護；第三，研發更為高效的葉輪，進一步提升潛污泵的效率和抗污能力；第四，簡化潛污泵的自動耦合裝置，使其更為可靠，且方便快速拆裝；第五，提高晚上潛污泵的設計理論和設計方法，開發新的水力模型，簡化設計過程，以方便開發更多實用的產品。

相信經過不斷的改進，潛污泵會應用于越來越多的領域，代替越來越多的泵型。排污泵也會因其良好的抗污染能力而有著越來越廣闊的發展前景。

［1］施衛東,關醒凡.國外潛水電泵控制系統概述[J].農業機械學報, 1996，4.

［2］何希杰,湯士黨,崔衛杰.潛水污水泵的研究現狀與發展趨勢[J].通用機械,2005，6.

［3］于文閣,夏倞.污水廠設備安裝中容易出現的幾個問題及解決措施[J].中國給水排水,2010，8.

［4］陸雪忠.污水處理廠設備與自控的施工質量監理與驗收[J].科技創新導報,2010，20.

王靜］