水污染控制工程第五章

第五章排水泵站的设计

DesignDischargePumpWorks

第一节排水泵站的功用和设置地点FunctionandSiteofDischargePumpWorks

第二节常用排水泵DischargePumpinCommonUse

第三节污水泵站设计DesignSewagePumpWorks

第四节污水泵站水力计算ExampleforSewagePumpWorksHydraulicsCalculation

排水泵:将各种废水由低处提升到高处所用的抽水机械。

排水泵站：由排水泵，安置排水泵及其附属设备的建筑物或构筑物组成。第一节排水泵站的功用和设置地点FunctionandSiteofDischargePumpWorks

排水泵站的功用用于提升水位排水泵站的类型中途泵站

局部泵站终点泵站位置用途污水泵站雨水泵站污泥泵站第二节常用排水泵

DischargePumpinCommonUse

常用的排水泵离心泵混流泵轴流泵螺旋泵潜水泵立式优点它占地面积较小，能节省造价水泵和电动机可以分别安放在适宜的地方一、几种常用排水泵1．离心泵离心泵分卧式和立式两种形式立式缺点对安装技术和机件精度要求都较高检修不及卧式泵方便２．混流泵泵内主流方向介乎辐射与轴向之间３．轴流泵主流方向和泵轴平行４．螺旋泵特点提升絮体易碎的回流活性污泥没有阻塞问题结构简单，可自行制造无需辅助设备无需正规泵站基建投资省低速运行，机械磨损小，维修方便电能消耗少运行费用低占地较大螺旋泵示意图螺旋泵外形５．空气提升泵用于提升回流活性污泥。结构简单，管理方便，当压缩空气有现成来源时，可以采用。６．潜水泵无需正规的泵站，占地面积小；管路简单，配套设备少。潜水泵安装图二、排水泵的工作特性１．离心泵流量较小，扬程较高，用于提升污水。其最高效率点两侧下降较缓，比较容易控制在高效率状况下运行；水泵的轴功率曲线表明，Qp＝0时，轴功率最小，所以应闭闸启动，以减少电动机的起动电流。２．轴流泵流量大，扬程低，额定点效率较高，吸水高度很低，仅有1~2m。应在出水闸门开启时启动，以减小电动机的启动电流。３．螺旋泵扬程低，转速低，流量范围大，效率稳定，适用于提升回流活性污泥。当进水水位达到泵轴心管边缘螺旋叶片处时，提升水量Qp达到最大值。三、排水泵引水设备１．真空泵系统启动迅速，效率高，尤其适用于大、中型水泵和吸水管较长的水泵系统；但操作较繁，自控复杂。２．水射器(泵)适用于小型泵站，具有结构简单、占地少、安装容易、工作可靠等特点。第三节污水泵站的设计DesignSewagePumpWorks

泵组的选择进水池容积计算确定泵站的建筑设想及泵组与管道的布置起重设备的选择和布置电器设备和自动化设备的选择施工方法的确定泵站的建筑与结构设计污水泵站是排水系统中的重要构筑物排水泵站设计中要解决的问题根据最大时、平均时、最小时流量及相应的全扬程，按照水泵的特性曲线选择水泵，要求选用的水泵在以上各种情况下能高效运转。污水泵的选择泵型工作泵数量/台备用泵数量/台同一型号1～415～61～2≥62两种型号1～415～62(各一)>62(各一)不小于最大一台泵的5min出水量，进水池大小要满足管道与设备的安装要求。人工操作每小时不宜多于4次，自动操作每小时不多于6次。进水池进水池最高水位和最低水位之间的容积。有效容积有效容积设计要求格栅位置进水池污水入口处作用阻挡粗大物质，保护水泵清渣方式人工、机械，目前一般采用机械格栅栅面与水面成60°~70°角，过栅流速0.6~1.0m/s，栅间空隙10~20mm(随水泵类型和大小而定)参数粗格栅细格栅弧形格栅除污机吸水管安装要求吸水管中流速0.7~1.5m/s每台泵布置单独的吸水管，力求短而直，以减小阻力损失吸水口设置喇叭口吸水口水平部分顺水流方向略微抬高与水泵连接处采用偏心大小头自灌式布置的水泵，吸水管上应安装闸阀出水管泵站进水池或上游窨井中设有应急出水口时采用一条总出水管泵站进水池或上游窨井中没有应急出口或泵站很大时采用两条总出水管出水管中流速0.8~2.5m/s不能小于0.7m/s出水管的所有管道应不妨碍交通、检修等，便于安装和拆卸泵组间水泵机组的平面布置一般按单排布置；泵组多时，可采用两排或交叉排列布置影响泵组间布置的因素水泵型号外形尺寸水泵台数泵站建筑形式布置要求泵组之间、泵组与墙壁之间有一定的距离，满足维修和安装需要污水泵站建筑要求泵组间的高度应便于设备的吊装泵站的地上部分一般采用自然通风，在地下间应设置机械通风设备无吊车起重设备的泵组间室内净高不小于3.0m有吊车起重设备的泵组间吊起物件与地面物件间有不小于0.5m的净空有高压配电设备的泵组间高度应根据电器设备要求确定污水泵站建筑形式按泵站与集水井的组合方式区分合建式分建式常用，进水间与泵组间下层在同一高程上，水泵轴线低于进水室中水位少用，可用于土质差、施工困难、进水间深度大的场合，缺点是水泵启动需用引水设备便于安排设备,需开挖法施工污水泵站建筑形式按泵站平面形状矩形圆形组合对土质要求低，可采用沉井法施工地下部分圆形，地上部分矩形，适用于小型泵站事故排出口设置事故排出口的情况设置位置泵站前第一个窨井处污水泵站不可能具有两个独立电源，也没有备用内燃机时事故排出口的设置，应取得当地环保部门卫生机关的同意第四节排水泵站水力计算DischargePumpWorksHydraulicsCalculation以水力学原理为基础，设计所需扬水量和扬程知最大设计流量，最小设计流量，确定泵的台数和型号布置泵的位置和出水管的线路，并确定水管的口径核算所选水泵是否合用，要否修正管线水头计算方法水流通过管件时有局部水头损失，局部损失的计算公式如下：为简化计算，常化管件为直管，与直管一起计算水头损失。直管水头损失的公式为：管件的相当长度公式：当粗糙系数n＝0.013时，得：81.5150029.570011.735060.6120024.06009.530047.5100018.85007.525041.290016.44505.620035.580014.04003.8150αDαDαD系数α的值例5-1某一工业城镇的人口6000人，居住区生活污水的平均流量为8.5L/s，总变化系数为2.1，则设计流量约为18L/s。工厂甲三班制工作，设计流量为26L/s。工厂乙一班制工作，生活污水和工业废水在8h当中均匀排出，设计流量为6L/s。在终点泵站处的地面高程为41.50m。泵站入流管道的管径为350mm，水面高程为36.45m，管底高程为36.24m。试根据上述条件，进行泵站的水力设计。解：（1）泵站的最大入流量为50(18+26+6)L/s。居住区的生活污水的最小时流量估计为平时日流量的1.0％，则最小入流量等于8.5864000.0136002L/s。故泵站的最小入流量为2+26＝28L/s。泵站的汲水能力应能适应28~50L/s(100~180m3/h)之间的任何入流量。（2）污水处理厂第一个水池(沉砂池)水面高程假定为45.50m。泵站进水池中的最低水位在入流管道底下1.50m左右，假定为34.85m，泵站进水池中的最高水位比入流管道中的水位低0.08~0.15m(水流过栅时的水头损失)，定为36.35m，故净扬程在9.15~10.65m之间。（3）根据入流量和净扬程数据并加上估计的管线水头损失2.0m和自由水头1.0m，选用4PW型水泵三台,转速n＝960r/min，其中一台备用。其高效工作段的流量为20L/s~33L/s,总扬程为12.0~10.5m(读自特性曲线)。（4）进水池容积采用相当于一台泵5min的扬水量:有效水深为1.5m，则进水池面积为6.7m2。（5）泵站建筑和水泵及管线布置采用类似教材中图5-17所示的形式。管线布置情况如下图所示。管径是根据流速范围决定的，必要时可以修改。（6）管道水头损失计算总计异径三通喇叭口单向闸闸门弯头直管部件相当长度αξ件数管线并联后管线并联前539191.2--5.60.12--6.63.81.5+0.241-1-5.60.11--73.81.71-1-5.60.11--13.80.1122.54.5-5.60.81+5--33.80.8128.62.40.6--1Ф150Ф200(转弯流动)(直线流动)Ф150Ф200Ф150Ф150Ф150qV/(L·s-1)一台工作两台工作管线并联前管线并联后Ф150Ф200Ф150Ф200Ф200∑Hf∑HfIHfIHfIHfIHfLHf100.0050.0950.0010.0620.16200.0170.3230.0040.2480.57300.040.760.00840.5211.230.010.190.0020.0220.0080.4450.66400.170.3230.0040.0360.0140.7421.10500.0260.4940.0060.0540.0231.2191.77管道水头损失的计算（7）绘制水泵及管线的特征曲线。图中a线为一台泵的qV-h曲线，b线为二台泵并联的qV-h曲线；c线和d线以及e线和f线分别为集水池在最低水位和最高水位时的单泵工作的管道曲线qV