潜水污水泵原理与应用浅析

宁光武 宁兴旺

（1.平原污水处理厂 山东 平原 253100；2.山东交通学院机械工程学院 山东 济南 250023）

潜水污水泵原理与应用浅析

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（1.平原污水处理厂 山东 平原 253100；2.山东交通学院机械工程学院 山东 济南 250023）

潜水污水泵主要用于输送城市污水，是污水处理行业中的关键设备。本文介绍了潜水污水泵的工作原理，并对其抗污染能力进行了相关分析，最后指出了在实际使用潜水污水泵时应该注意的问题。

潜水污水泵；抗污能力；原理

近年来，我国非常重视污水处理事业，全国各地都在兴建污水处理工程。潜水污水泵是污水处理工程中的重要设备，而且这种泵的使用范围目前正在迅速扩大，广泛应用于工业、食品、医院、饭店等行业，主要用来输送含有大量固体颗粒物如淤泥、灰渣等，以及含有大量纤维状固体物质如各种纺织废物、蔬菜食品废弃物等的生活生产污水。

污水泵是一种无堵塞泵，主要包括潜水式污水泵和干式污水泵两种。本文重点介绍潜水式污水泵，最常用的潜水式污水泵是WQ型潜水污水泵。潜污泵不同于普通泵，因为输送介质中含有大量污物，容易堵塞流道，一旦流道堵塞，潜污泵便无法正常工作，甚至烧毁电机。所以潜污泵关注的是泵体的抗堵性能和可靠性能。

1 潜水污水泵的工作原理与性能指标

1.1 潜水污水泵的原理

污水泵与其他泵相同，有着叶轮和压水室两大核心部件。不同用途的污水泵其叶轮型式也不同，如可分为单流道叶轮、双流道叶轮、双叶片叶轮和无叶片叶轮几种。潜水泵工作之前，需要先将吸入管和泵壳内都充满液体，工作时的工作原理与普通叶片泵相似。叶轮高速旋转，通过叶片带动泵内的液体随之旋转。液体会在离心力的作用下飞离叶轮，射入泵壳扩散室，并且压力逐渐增加，最终在压力作用下，从泵的出口排出。而在叶片的中心处，因为液体减少而形成低压区域，泵外的流体会在大气压的作用下不断补充到泵内部，从而形成连续流动。

1.2 潜水污水泵性能指标

1.2.1 流量

即污水泵的最大排污流量，潜水污水泵的流量在朝着大小两个方向发展，现在瑞典ABS生产的潜水污水泵最大流量可达25000m3/h。而西班牙博姆巴公司，则可以生产流量仅为0.02m3/h的潜水污水泵。

1.2.2 扬程

潜污泵的量程一般在10m～100m，随着技术的不断革新，现在生产的潜污泵扬程可达150m，而美国迪斯科费洛公司生产的潜污泵最大扬程可达400m。

1.2.3 可通过固体污物最大尺寸

对于潜污泵而言，最重要的性能指标就是可通过固体污物尺寸，这也几乎成了潜污泵水力设计时唯一考虑的参数。为了能令更大的污物通过泵体，一方面需要加大叶轮的宽度，另一方面，必须去除大部分叶片，并要缩短叶片长度。通常，潜污泵的叶轮宽度是同功率水泵的200%。现在一般潜污泵允许通过的固体物最大直径在50～150mm，而同样是美国迪斯科费洛公司生产的潜污泵，允许最大固体颗粒直径可达460mm。

2 潜水污水泵的抗污染能力

污水泵与普通泵的重要区别是污水泵必须允许通过较大的固态污物，一般规范中要求污水泵允许通过直径 100～150mm的固体。污水中包含的固态污物主要有颗粒状污物和纤维状污物。

2.1 污水泵通过固体颗粒的能力

通过对双叶片叶轮的优化设计，可使污水泵的通过固体颗粒的能力达到最强。在设计双叶片叶轮时，通常不会预先限制叶片间的流道形状，而是在尽量增加流道截面积的同时，尽量使得最小断面的形状接近正方形，并且需要在设计叶片流道时考虑与叶轮水力效率相关的液体通流能力。而双流道叶轮则会对叶片间的通道形状进行限制，是在给定叶片间通道形状的基础上进行设计的。通过对比可以发现，双叶片叶轮叶片间的通流道是扩散型的，所以其最小的断面就在叶片进口处，而双流道叶轮叶片间的通流道则是收缩的，最小断面在叶片出口处。这点早已被实践证明，即当球状固体污物量超过叶轮的通污能力时，双叶片潜污泵会在进口处堵塞，而双流道潜污泵则会在出口处堵塞。而在通过的固体污物直径相同的情况下，双叶片叶轮的通流能力比双流道叶轮要高出近20%。

2.2 污水泵清除纤维状固体的能力

在实际运行中，纤维状固体比固体颗粒更容易堵塞潜水污水泵，而防止纤维状固体堵塞的技术难度也更大。在早期的潜污泵中，为了防止纤维状固体堵塞，会在叶轮的进口处加装一个锥形切割体用来将纤维状固体切碎，但是这会影响进入叶片间流道的流场分布，从而影响本的效率。随着技术的改进和设计水平的提高，现在的潜污泵已经可以利用叶片本身将纤维状固体切碎，从而大幅度提升了潜污泵的效率。

3 潜水污水泵应用及注意事项

潜水污水泵主要用于污水处理厂中，在污水处理厂的进水泵房、集泥泵房、剩余污泥泵房、集泥集水井、消化池、净化池、澄清池、尘沙池等各种污水处理单元中应用都非常多。表1中列出了北京一开发区污水处理厂和重庆某广场污水处理厂中不同处理单元使用潜水泵及潜污泵的情况。

表1 潜水泵应用举例

潜水污水泵作为在水下使用的重要部件，一旦在运行中出现堵塞或者其他故障，将会给污水处理厂的正常运行带来很大的麻烦，因此在使用过程中应注意维护保养，具体说来应该注意以下几个方面：

3.1 选购合适的潜污泵型号

潜水电泵品种繁多，用途各不相同。在选用潜水泵时需要根据具体用途合理选用。尤其应该充分考虑水泵允许排出异物的大小。选择过大的潜污泵会导致一次投入成本过高，而且泵长期使用在最佳功耗点以下，效率很低。而如果选择的潜污泵过小，则会导致泵体堵塞，甚至电机烧毁等严重故障。

3.2 安装潜污泵时要注意电缆安全

潜污泵下水时不能使电缆受力，以免扯断或者损坏绝缘皮。由于电机是潜水作业的，所以安装时，电机应保证良好绝缘，并在安装泵之前，应该测定绝缘电阻。一般应该在潜污泵沉入水中后，测量地面及接地线和各相电缆之间的电阻值，绝缘电阻不应该小于0.5MΩ。对于13kW以下的机组，可以直接启动，如果大于13kW的电机，启动时应该采用启动补偿器。

3.3 维护与检查

为了保证安全，应该每天对泵的压力、流量、电压以及电流情况进行巡查，并做好相关记录工作。在巡查时应该注意如果电流值过大超出额定值，说明有污物堵塞现象或者零件磨损现象。从压力流量的变化情况中也可以分析出潜污泵是否有叶轮堵塞、过滤网堵塞等情况。检查时对于潜污泵的振动、噪声以及水位情况也应注意观察记录，及时发现问题方便维修。

除了日常维护巡查之外，每1～2年应该对潜污泵进行一次检查和清洁，更换易损件等，以延长泵的使用寿命。对于密封室中的油液应该至少一年更换一次，如果拆开密封室时发现有油水混合现象，说明机械密封结构损坏，需要更换。当泵长期停转时，应将泵从水中提出，清洁后放于干燥处，以防其生锈。

4 结束语

以上讨论了潜污泵的原理、抗污染能力以及其应用中应注意的问题。但是我国生产的潜水污水泵与国外先进企业产品相比还有很大差距，对于今后潜污泵的发展应该着力从以下几个方面入手：第一，研制大流量、大功率、高扬程的大型潜污泵，以适应不断增长的城市污水处理需求；第二，在潜污泵能应用可靠性高的自动检测、保护装置，一旦发生堵塞、磨损等故障，可以马上自动报警，方便维护；第三，研发更为高效的叶轮，进一步提升潜污泵的效率和抗污能力；第四，简化潜污泵的自动耦合装置，使其更为可靠，且方便快速拆装；第五，提高晚上潜污泵的设计理论和设计方法，开发新的水力模型，简化设计过程，以方便开发更多实用的产品。

相信经过不断的改进，潜污泵会应用于越来越多的领域，代替越来越多的泵型。排污泵也会因其良好的抗污染能力而有着越来越广阔的发展前景。

［1］施卫东,关醒凡.国外潜水电泵控制系统概述[J].农业机械学报, 1996，4.

［2］何希杰,汤士党,崔卫杰.潜水污水泵的研究现状与发展趋势[J].通用机械,2005，6.

［3］于文阁,夏倞.污水厂设备安装中容易出现的几个问题及解决措施[J].中国给水排水,2010，8.

［4］陆雪忠.污水处理厂设备与自控的施工质量监理与验收[J].科技创新导报,2010，20.

王静］