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螺旋離心泵在汙泥處理中的應用

作者:卡卡  来源:www.china-century.cn  更新时间:2020-03-09 13:47:35  点击次数:

  螺旋離心泵在汙泥處理中的應用

  1螺旋離心泵的概念

  螺旋離心泵最關鍵的一個部位是它獨特的螺旋離心葉輪,同時擁有螺旋段和離心段,結合了傳統離心泵的高效率和螺旋泵的無堵塞性兩者的優點,故稱螺旋離心泵。

  2螺旋離心泵的起源

  螺旋離心泵起源于瑞士,最初目的是爲了幫助秘魯漁廠從漁船上輸送活魚,依托螺旋離心葉輪的無堵塞及柔和輸送特性,泵可以完好無損的將活魚從魚網輸送至船上再由船上輸送至加工廠。隨著産品的日益發展和完善,螺旋離心泵的應用領域逐步擴大。

  3螺旋離心泵的應用領域

  廣泛的應用于市政汙水、汙泥,石油化工,紙漿廢水,食品處理等領域。

  4螺旋離心泵的特點

  與一般的普通雜質泵和旋流泵相比,螺旋離心泵的結構決定了其具有以下特點:

  1)無堵塞性能好

  葉片形成的大通道,加上進口導向和螺旋推進作用可以輸送含大顆粒及纖維物質的液體,尤其是長纖維物體可以順利通過。輸送的固體濃度比其他型式無堵塞泵高,與相近外徑的傳統離心葉輪相比,通徑可提高很多。

  2)柔和輸送,無損性能好

  固液態兩相流體在受均衡的螺旋力作用逐漸向前推進,流動方向無突然變化,因而流動平衡。在汙泥處理過程中特別適合于輸送活性汙泥,可以保持活性汙泥的特性。

  3)效率高且高效區寬

  4)功率曲線平坦

  5)具有陡降的特性曲線

  在揚程變化時,流量變化小,可保證連續穩定運行。

  6)泵的吸入性能好

  泵葉片前伸到吸入口,因此可抽送含氣介質,當吸入微量氣體時,泵的性能、振動、噪音基本不發生變化,當含氣量超過40%時,泵雖然會産生斷續振動,但仍能運行。

  7)高含固率

  5螺旋離心泵在汙水處理中的應用

  在我們的大量調查中,汙水廠水泵反映最突出的問題就是經常堵塞。一個原因就是泵房通水使用前很多建築垃圾沒有得到及時清理,很多松動的小石塊、小的鋼筋(公衆號:泵管家)、腳手架管卡在建築施工完成後仍然被留在了進水泵房池底。另外一個原因就是汙水中本身含有各種垃圾,雖然有格柵攔截但粗格柵柵距較大一般爲20-30mm。雜物,尤其是纖維物質等還是會通過攔截象滾雪球般在水泵中越纏越大直至葉輪堵塞,設備停止運行。

  傳統的離心泵,當水流沖進渦殼,通過離心作用被甩出,由于90度角的方向急變勢必産生明顯的沖撞,這種方向上的突然改變,容易使固體因爲慣性停留在渦殼內或在葉輪上,從而造成阻塞,並極大的降低了傳統離心泵的泵送能力。

  同時,傳統的離心泵在輸送纖維固體時更是無能爲力。傳統無堵塞泵所宣稱的通過固體的球形顆粒直徑只是針對較規則固體顆粒而言,並不能反應輸送纖維物體的能力。但實際上,當通過較多數量的纖維物體時(如頭發、女士長筒襪、衛生巾等),這些纖維物在進入泵體後被葉輪勾住,纏繞在葉輪上,直到水泵停轉。

  螺旋離心泵無堵塞的優勢在于葉輪有一扭曲螺旋葉片,由吸入口沿軸向延長,葉片的半徑逐漸增大,形成一個非常開闊的螺旋形流道。殼體由吸口、內襯和渦殼三部分組成,吸口部分的葉輪,産生螺旋推進作用,渦殼部分的葉輪産生離心作用,葉片進口的銳角部分將雜物導向軸心附件,再利用螺旋作用使之沿軸線推進,固體顆粒進入葉輪後受均衡的螺旋力作用沿螺旋葉片旋轉形成的抛物面進入泵體,盡管同樣是轉了90度,但顆粒通過螺旋離心泵的軌迹是漸變的,所以液流是在一個平滑敞開式通道,而且是在低應力、低混流的條件下通過泵的。而且這個獨特設計也同時允許含固量很大的液體無阻塞的通過。

  對于特別柔軟的易纏繞的頭發絲等細小纖維,葉輪進口內襯設計了一個獨特的突起,可以有效的將這些纖維留下,使葉輪位于保護圈後面,這樣既防止了葉輪尖勾住纖維造成阻塞,也防止了纖維纏繞葉輪造成的葉輪尖部損壞,解決了傳統無堵塞泵的纖維堵塞問題。

  6螺旋離心泵在汙泥處理中的應用

  市政汙泥處理中,水泵被廣泛應用在初沈汙泥、活性汙泥、消化汙泥等工藝段,現結合這幾個工藝段的介質特點闡述下螺旋離心泵的應用。

  1)初沈汙泥及消化汙泥的輸送

  螺旋離心泵由于無堵塞性能好,能夠輸送高含固率的介質,很好地解決了初沈及消化汙泥含固率高、粘度大引起的輸送過程中堵塞、磨損、無法輸送等系列問題。

  普通離心泵,對于含固率高、粘度大的初沈汙泥、消化汙泥,無法正常穩定輸送,容積泵(如螺杆泵)雖然可以正常輸送,但由于汙泥中雜質對定轉子的磨損,導致螺杆泵定轉子過快失效。

  2)回流汙泥的輸送

  在目前國內大部分的汙水處理廠,利用微生物進行汙水處理的活性汙泥處理工藝被廣泛采用。在此工藝中,細菌粘合形成的球形菌膠團(絮體)是活性汙泥曝氣池中的主要組成部分,汙水中溶解態汙染物質可以順利接近細菌被捕食,而以膠態存在的汙染物質必須先被吸附在菌膠團(絮體)表面,然後在絮體內逐漸被移動到細菌的周圍,通過細菌將膠態汙染物質水解成小分子的溶解性物質後,才能將它們同其他溶解性汙染物質一起分解。因此在此工藝中,將汙泥從最終沈澱池定量地回流至曝氣池,可以有效縮短微生物地培養時間。爲了達到這一個目的,在活性汙泥回流中,只有盡量不打碎活性汙泥中的菌膠團,使曝氣池中的微生物迅速達到有效濃度,才能提高汙水處理的效率和速度,否則,處理效果會受到嚴重影響。

  常規的回流汙泥泵有一般離心泵、也有螺旋泵。螺旋泵有著顯著的優點,其獨特的葉輪設計,不必在高速下運行,既不易打碎活性汙泥絮體,又不會發生堵塞,但不足之處是效率較低。離心泵的效率較高,但是汙水輸送過程的90度突然轉向容易造成明顯的沖撞,使絮體受到嚴重破壞。而近年來出現的潛水式軸流螺旋槳泵一度被作爲替代品廣泛使用,但從跟蹤效果看,在活性汙泥回流中仍然存在許多弊病:

  軸流螺旋槳泵爲細長狀,上端耦合有重型電機,下端裝有重型青銅葉輪,轉軸位于泵中心。由于這種細長的結構,葉輪或電機的不平衡就很容易引起泵的振動。

  葉輪推動液體沿垂直方向流動,葉片與液流以90度相交,如果水中含有細長、帶狀的纖維物,它們就會纏繞葉輪。纖維狀物質經過長期的聚集,就會:(1)降低通過泵的流量;(2)增加電機的負載;(3)葉輪上雜質的不均勻積聚,還會破壞葉輪的動平衡,從而引起更加劇烈的振動;(4)纖維物質的大量積聚最終會使葉輪堵轉;(5)纖維物質還會大大增加葉輪邊緣的磨損。

  泵的中上部有一個中心襯套軸承。由于泵的振動,水會滲入軸承,劇烈的振動也會毀壞軸承。中心軸承的突出的支架還會纏繞纖維,引起泵的堵塞。一旦泵被堵塞,就必須將整個泵拆開進行大修,以去除纖維物質。頻繁的堵塞也會使泵的定期維修困難加大、周期加長。

  其他如螺杆泵雖然能夠輸送高固體含量的汙水,但不能提供所需的汙泥回流量。阿基米德螺旋泵也曾被考慮使用,但這種泵結構龐大,效率低且容易受到場地限制。

  螺旋離心泵特有的結構形成的無堵塞柔和抽吸特性此時得到了應用,試驗證明:

  從上圖來看,采用螺旋離心泵輸送前後的活性汙泥菌膠團尺寸變化不大,維持原有汙泥活性。而其他形式離心泵輸送前後尺寸變化較大,回流後的汙泥效果變差,需要增大回流比來維持處理效果。

  7汙泥輸送過程泵性能曲線的變化

  按照ISO9906測試標准,所有的水泵性能測試都是在25℃清水環境下進行的,在輸送高含固率汙泥時,曲線都會有偏差。螺旋離心泵在輸送汙泥時,性能曲線的變化很小,而普通離心泵變化很大。


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