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螺旋离心泵在污泥处理中的应用

编辑:管理员 来源: 日期:17-07-30 阅读:次

螺旋离心泵在污泥处理中的应用

螺旋离心泵的概念
螺旋离心泵最关键的一个部位是它独特的螺旋离心叶轮,同时拥有螺旋段和离心段,结合了传统离心泵的高效率和螺旋泵的无堵塞性两者的优点,故称螺旋离心泵。


螺旋离心泵的起源
螺旋离心泵起源于瑞士,最初目的是为了帮助秘鲁渔厂从渔船上输送活鱼,依托螺旋离心叶轮的无堵塞及柔和输送特性,泵可以完好无损的将活鱼从鱼网输送至船上再由船上输送至加工厂。随着产品的日益发展和完善,螺旋离心泵的应用领域逐步扩大。

3  螺旋离心泵的应用领域
广泛的应用于市政污水、污泥,石油化工,纸浆废水,食品处理等领域。

4  螺旋离心泵的特点
与一般的普通杂质泵和旋流泵相比,螺旋离心泵的结构决定了其具有以下特点:
1)无堵塞性能好
  叶片形成的大通道,加上进口导向和螺旋推进作用可以输送含大颗粒及纤维物质的液体,尤其是长纤维物体可以顺利通过。输送的固体浓度比其他型式无堵塞泵高,与相近外径的传统离心叶轮相比,通径可提高很多。
2)柔和输送,无损性能好
  固液态两相流体在受均衡的螺旋力作用逐渐向前推进,流动方向无突然变化,因而流动平衡。在污泥处理过程中特别适合于输送活性污泥,可以保持活性污泥的特性。
3)效率高且高效区宽
4)功率曲线平坦

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5)具有陡降的特性曲线
  在扬程变化时,流量变化小,可保证连续稳定运行。
6)泵的吸入性能好
  泵叶片前伸到吸入口,因此可抽送含气介质,当吸入微量气体时,泵的性能、振动、噪音基本不发生变化,当含气量超过40%时,泵虽然会产生断续振动,但仍能运行。
7)高含固率
 


5  螺旋离心泵在污水处理中的应用
在大家的大量调查中,污水厂水泵反映最突出的问题就是经常堵塞。一个原因就是泵房通水使用前很多建筑垃圾没有得到及时清理,很多松动的小石块、小的钢筋(公众号:泵管家)、脚手架管卡在建筑施工完成后仍然被留在了进水泵房池底。另外一个原因就是污水中本身含有各种垃圾,虽然有格栅拦截但粗格栅栅距较大一般为20-30mm。杂物,尤其是纤维物质等还是会通过拦截象滚雪球般在水泵中越缠越大直至叶轮堵塞,设备停止运行。

传统的离心泵,当水流冲进涡壳,通过离心作用被甩出,由于90度角的方向急变势必产生明显的冲撞,这种方向上的突然改变,容易使固体因为惯性停留在涡壳内或在叶轮上,从而造成阻塞,并极大的降低了传统离心泵的泵送能力。

同时,传统的离心泵在输送纤维固体时更是无能为力。传统无堵塞泵所宣称的通过固体的球形颗粒直径只是针对较规则固体颗粒而言,并不能反应输送纤维物体的能力。但实际上,当通过较多数量的纤维物体时(如头发、女士长筒袜、卫生巾等),这些纤维物在进入泵体后被叶轮勾住,缠绕在叶轮上,直到水泵停转。

螺旋离心泵无堵塞的优势在于叶轮有一扭曲螺旋叶片,由吸入口沿轴向延长,叶片的半径逐渐增大,形成一个非常开阔的螺旋形流道。壳体由吸口、内衬和涡壳三部分组成,吸口部分的叶轮,产生螺旋推进作用,涡壳部分的叶轮产生离心作用,叶片进口的锐角部分将杂物导向轴心附件,再利用螺旋作用使之沿轴线推进,固体颗粒进入叶轮后受均衡的螺旋力作用沿螺旋叶片旋转形成的抛物面进入泵体,尽管同样是转了90度,但颗粒通过螺旋离心泵的轨迹是渐变的,所以液流是在一个平滑敞开式通道,而且是在低应力、低混流的条件下通过泵的。而且这个独特设计也同时允许含固量很大的液体无阻塞的通过。

对于特别柔软的易缠绕的头发丝等细小纤维,叶轮进口内衬设计了一个独特的突起,可以有效的将这些纤维留下,使叶轮位于保护圈后面,这样既防止了叶轮尖勾住纤维造成阻塞,也防止了纤维缠绕叶轮造成的叶轮尖部损坏,解决了传统无堵塞泵的纤维堵塞问题。


6  螺旋离心泵在污泥处理中的应用
市政污泥处理中,水泵被广泛应用在初沉污泥、活性污泥、消化污泥等工艺段,现结合这几个工艺段的介质特点阐述下螺旋离心泵的应用。

1)初沉污泥及消化污泥的输送
螺旋离心泵由于无堵塞性能好,能够输送高含固率的介质,很好地解决了初沉及消化污泥含固率高、粘度大引起的输送过程中堵塞、磨损、无法输送等系列问题。

普通离心泵,对于含固率高、粘度大的初沉污泥、消化污泥,无法正常稳定输送,容积泵(如螺杆泵)虽然可以正常输送,但由于污泥中杂质对定转子的磨损,导致螺杆泵定转子过快失效。


2)回流污泥的输送
在目前国内大部分的污水处理厂,利用微生物进行污水处理的活性污泥处理工艺被广泛采用。在此工艺中,细菌粘合形成的球形菌胶团(絮体)是活性污泥曝气池中的主要组成部分,污水中溶解态污染物质可以顺利接近细菌被捕食,而以胶态存在的污染物质必须先被吸附在菌胶团(絮体)表面,然后在絮体内逐渐被移动到细菌的周围,通过细菌将胶态污染物质水解成小分子的溶解性物质后,才能将它们同其他溶解性污染物质一起分解。因此在此工艺中,将污泥从最终沉淀池定量地回流至曝气池,可以有效缩短微生物地培养时间。为了达到这一个目的,在活性污泥回流中,只有尽量不打碎活性污泥中的菌胶团,使曝气池中的微生物迅速达到有效浓度,才能提高污水处理的效率和速度,否则,处理效果会受到严重影响。

常规的回流污泥泵有一般离心泵、也有螺旋泵。螺旋泵有着显著的优点,其独特的叶轮设计,不必在高速下运行,既不易打碎活性污泥絮体,又不会发生堵塞,但不足之处是效率较低。离心泵的效率较高,但是污水输送过程的90度突然转向容易造成明显的冲撞,使絮体受到严重破坏。而近年来出现的潜水式轴流螺旋桨泵一度被作为替代品广泛使用,但从跟踪效果看,在活性污泥回流中仍然存在许多弊病:

轴流螺旋桨泵为细长状,上端耦合有重型电机,下端装有重型青铜叶轮,转轴位于泵中心。由于这种细长的结构,叶轮或电机的不平衡就很容易引起泵的振动。

叶轮推动液体沿垂直方向流动,叶片与液流以90度相交,如果水中含有细长、带状的纤维物,它们就会缠绕叶轮。纤维状物质经过长期的聚集,就会:(1)降低通过泵的流量;(2)增加电机的负载;(3)叶轮上杂质的不均匀积聚,还会破坏叶轮的动平衡,从而引起更加剧烈的振动;(4)纤维物质的大量积聚最终会使叶轮堵转;(5)纤维物质还会大大增加叶轮边缘的磨损。

泵的中上部有一个中心衬套轴承。由于泵的振动,水会渗入轴承,剧烈的振动也会毁坏轴承。中心轴承的突出的支架还会缠绕纤维,引起泵的堵塞。一旦泵被堵塞,就必须将整个泵拆开进行大修,以去除纤维物质。频繁的堵塞也会使泵的定期维修困难加大、周期加长。

其他如螺杆泵虽然能够输送高固体含量的污水,但不能提供所需的污泥回流量。阿基米德螺旋泵也曾被考虑使用,但这种泵结构庞大,效率低且容易受到场地限制。

螺旋离心泵特有的结构形成的无堵塞柔和抽吸特性此时得到了应用,试验证明:

 

从上图来看,采用螺旋离心泵输送前后的活性污泥菌胶团尺寸变化不大,维持原有污泥活性。而其他形式离心泵输送前后尺寸变化较大,回流后的污泥效果变差,需要增大回流比来维持处理效果。

7  污泥输送过程泵性能曲线的变化
按照ISO9906测试标准,所有的水泵性能测试都是在25℃清水环境下进行的,在输送高含固率污泥时,曲线都会有偏差。螺旋离心泵在输送污泥时,性能曲线的变化很小,而普通离心泵变化很大。
 





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