污水处理厂泵类设备能耗问题的研究

朱玉明

摘 要：对于污水处理厂来说，泵类设备是其重要组成的部分，其能耗占到全厂能耗的大部分。当前国家正在提倡绿色发展，可持续发展和节能减排，因此，本文通过对污水处理厂泵类设备的能耗问题进行研究，提出一些可行性的节能降耗措施。

关键词：污水处理厂;泵类设备;节能降耗;运行效率

分析污水处理厂的能耗构成可以得知，整个污水处理厂的能源消耗中，泵类设备的电力耗用量一般又占到60%以上，所以，如果想降低污水处理厂的能耗费用，重点就是要降低泵类设备的能耗，有针对性地采取一些节能降耗措施。

1 泵的运行过程和原理

泵是用来输送流体或提高流体压力的装置，其主要作用是输送水溶液、酸/碱溶液、悬乳/乳化液以及流动的金属液体等。泵的叶轮位于泵壳里面，并且与泵轴紧密连接，而泵轴又与电机相连，电机启动运转带动轴运行。开启泵之后，电机带动泵业轮高速运转，叶片之间的液体也跟随着转动。由于F离心力的作用，流体被从叶轮中央沿叶轮切线方向抛向四周进入蜗形泵壳，同时获得转化的能量。在泵的蜗壳内，由于蜗壳流道逐步增大使得流经壳中的液体流速下降，此时流体动能的一部分转变成静压能，最终以较高的压力进入外排管道，到达使用部门。流体经过蜗壳中心流向外缘时，在它的中央造成了局部的真空，这样由于储液罐液体上方的压力比泵入口处的压力大，液体便被连续不断地泵进叶轮中，由此可见，只要叶轮不停地运转，泵就持续地将液体泵入和排出。

2 泵类设备效率降低、能耗增加的原因

2.1 在设计与选择泵组时预留的安全量过大造成能耗增加

如果泵的流量持续过大会引起电机过载发热甚至烧坏，通常采取大幅度地关闭泵组阀门来解决，这也就导致了大量的能耗浪费在阀门上。

2.2 泵的安装不到位造成能耗增加

例如基础没找平，导致运行产生振动，增加磨损和能耗;当多台泵串/并联形成比较复杂的泵组结构时，如果配置不合理就会造成能耗增加;如果管路结构设计和安装不合理，系统回路的液体压力不平衡，常常会导致异常现场——局部阻力偏高，增加扬程能耗。

2.3 泵的叶轮的各种腐蚀导致的能耗增加

其主要影响因素有：被输送液体的pH影响，温度的影响和盐浓度的影响等。这些腐蚀降低了水泵的运行效率，增加了其单位时间的能耗，同时因腐蚀引起的检修次数增加，造成大量的资金、人员和物资浪费。

2.4 没有及时维修保养造成能耗增加

如整个泵网结构旁通较多，局部渗漏，都会增加无用流量，从而增加泵的电能消耗。

3 泵类设备的节能降耗措施

（1）在整个污水处理厂的工艺设计上要科学实用，杜绝选用的水泵偏大，引起水泵处于“大流量、低效率、高能耗”的运行状态，即“大马拉小车”的现象。这种情况使泵严重偏离了泵的工作曲线，增加泵网的能耗，还引起噪声大、振动强烈等不良后果。

（2）泵类设备的选型要科学合理，通常要注意以下几点：①根据污水处理的工艺、泵送高度管道走向、工况条件等选择直立式、平卧式或其它类型。②根据泵送液体的物化性质，选择使用热水泵、常温泵、油泵等。对于使用工况特殊，有防爆要求的，选用配置防爆电机的水泵。③在泵的类型确定后，就可以依据泵的最大流量和扬程来确定具体型号。如果最大流量未知，一般按照正常流量放大1.1倍作为代替值，然后在此基础上放大5%～10%的余量，然后据此推算出扬程，最后在特性曲线或者型谱图上确定具体型号。④在确定型号后，要依据泵送液体的理化性质，再查阅相关的产品目录或使用手册，确定泵的运转是否处于最佳工作区。

（3）要选择成立时间较长，品牌认可度较高，售后服务较好的供应商。例如，如果离心泵的泵壳和叶轮表面处理良好，光滑流畅，这样可大大地减少其表面阻力，提高泵的流速和运行效率。

（4）确保水泵的安装质量，要依据图纸和说明书做到规范安装。污水处理厂的机泵通常是全天连续工作，如果没有严格按照图纸和说明书安装操作，很容易使泵在运行时产生较强烈的振动，造成泵的损伤和能耗加快。

（5）合理采用变频控制，有效降低能耗。由于水泵的转速与流量是呈正相关关系，通过对水泵的转速和流量实施变速调节，使机泵的运行更加智能和科学，从而达到节能降耗的目的[1]。

（6）科学调度合理搭配，发现泵组的最佳区域，优化泵组运行。例如在调节压力和水量时选用较低效率的泵，而主机泵则选用流量大扬程小运行效率高的泵。

（7）落实维修保养制度。泵是用两个齿轮互相咬合转动来工作，工作时被动齿轮跟着主动齿轮转动，通过相互啮合的齿轮把流体挤出，然后流体经泵外排口排出泵外。所以一般采取以下方法保养：①经常添加润滑油，使轴承处于润滑状态，减少磨损。②当密封圈之间的距离大于规定的距离时会使机泵的运行效率显著下降，所以维修保养时要关注。③电机外壳的绝缘性能：对于存放地点潮湿或者长期未用的泵，使用前要对绕组干燥处理。④做好例行的巡检维修，主要有内部接头，开关闭合，电阻绝缘效果，电刷和换向器之间的连接等[3]。

（8）应用新技术新材料，提高泵的运行效率，降低能耗。泵在输送介质时，泵的能耗主要用来克服介质表面的摩擦力和其产生的涡流阻力，这些阻力主要来自流道内介质和流道，以及和泵叶片之间的摩擦作用，同时还有介质自身的粘度。所以在流道和叶轮表面加上一层化学涂层，使其接触面光滑，减少摩擦产生的能耗损失，同时，由于高分子涂层封闭性能好，能隔绝空气、水等介质，减少了锈蚀和电化学腐蚀。另外，这种化学涂层结构致密，强度大，具有良好的抗磨和缓冲作用。

4 结论

对污水处理厂泵类设备的能耗问题研究，探讨一些节能降耗的措施，可以有效地降低污水处理厂的运营费用，有着重要的现实意义。

参考文献：

[1]姚福来，等.水泵变频调速的节电量计算及系统设计[M].北京：科学出版社，1998.

[2]叶泽文，黎天标.水泵节能技术探讨及实例分析[J].广东化工，2015（13）.

[3]王杰，張生安，燕增伟.化工装备技术，2011-02-10.