大型城市污水泵站设备选型研究

 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*；（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。