单螺杆泵输送脱水污泥的应用探讨

给水排水　Ｖｏｌ．３７　Ｎｏ．１　２０１１ ９３　　　 单 螺 杆 泵 输 送 脱 水 污 泥 的 应 用 探 讨 蔡芝斌１　李再澄２　杨平昌２　杨　玲２ （１绍兴水处理发展有限公司，绍兴　３１２０７４；２杭州兴龙泵业有限公司，杭州　３１１１１５） 　　摘要　对四种常用的污泥输送方式进行比较。介绍了单螺杆泵的材质、主要性能参数、控制保 护系统和输泥管道选择、敷设等方面需注意的问 题 快递公司问题件快递公司问题件货款处理关于圆的周长面积重点题型关于解方程组的题及答案关于南海问题 。介绍了国内三个工程案例的概况及投资、运行 成本等情况。 关键词　脱水污泥　单螺杆泵　转速　工作压力　污泥输送管道　成本 Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｔｒａｎｓｍｉｔｔｉｎｇ　ｄｅｗａｔｅｒｅｄ　ｓｌｕｄｇｅ　ｔｈｒｏｕｇｈ　ｓｉｎｇｌｅ　ｓｃｒｅｗ　ｐｕｍｐ Ｃａｉ　Ｚｈｉｂｉｎ１，Ｌｉ　Ｚａｉｃｈｅｎｇ２，Ｙａｎｇ　Ｐｉｎｇｃｈａｎｇ２，Ｙａｎｇ　Ｌｉｎｇ２ （１．Ｓｈａｏｘｉｎｇ　Ｗａｔｅｒ　Ｔｒｅａｔｍｅｎｔ　Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ　Ｃｏ．，Ｌｔｄ．，Ｓｈａｏｘｉｎｇ　３１２０７４，Ｃｈｉｎａ； ２．Ｈａｎｇｚｈｏｕ　Ｘｉｎｇｌｏｎｇ　Ｐｕｍｐ　Ｃｏ．，Ｌｔｄ．，Ｈａｎｇｚｈｏｕ　３１１１１５，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ　ｃａｒｒｉｅｄ　ｏｕｔ　ｔｈｅ　ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ　ａｍｏｎｇ　ｆｏｕｒ　ｃｏｍｍｏｎｌｙ　ｕｓｅｄ　ｓｌｕｄｇｅ　ｔｒａｎｓｆｅｒ ｍｅｔｈｏｄｓ．Ｔｈｅ　ｍａｔｅｒｉａｌｓ，ｍａｉｎ　ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ　ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ，ａｎｄ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ　ｓｙｓｔｅｍ　ｏｆ　ｓｉｎｇｌｅ－ ｓｃｒｅｗ　ｐｕｍｐ，ａｎｄ　ｔｈｅ　ｐｒｏｂｌｅｍｓ　ｉｎ　ｓｌｕｄｇｅ　ｐｉｐｅ　ｓｅｌｅｃｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｐｉｐｅ　ｌｉｎｉｎｇ　ｗｅｒｅ　ｅｌａｂｏｒａｔｅｄ．Ｔｈｅ ｇｅｎｅｒａｌ　ｓｉｔｕａｔｉｏｎ，ｉｎｖｅｓｔｍｅｎｔ，ａｎｄ　ｏｐｅｒａｔｉｏｎ　ｃｏｓｔ　ｏｆ　ｔｈｒｅｅ　ｄｏｍｅｓｔｉｃ　ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　ｃａｓｅｓ　ｗｅｒｅ　ａｌｓｏ　ｉｎ－ ｔｒｏｄｕｃｅｄ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ｄｅｗａｔｅｒｅｄ　ｓｌｕｄｇｅ；Ｓｉｎｇｌｅ　ｓｃｒｅｗ　ｐｕｍｐ；Ｒｏｔａｔｉｏｎ　ｓｐｅｅｄ；Ｏｐｅｒａｔｉｏｎ　ｐｒｅｓｓｕｒｅ；Ｓｌｕｄｇｅ ｔｒａｎｓｆｅｒ　ｐｉｐｅ；Ｃｏｓｔ 　　单螺杆泵采用刚性转子在弹性定子腔内绕偏 心进行行星回转，从而实现介质连续不断地输送。 目前该泵已广泛应用于污水处理、发电厂脱硫、矿 山灰渣等含固率在２５％以下的介质输送。在污水 处理行业中，脱水干污泥的最终处理已逐渐引起 各方面重视，目前不同的环保设备应用于污水处 理厂的污泥处理与处置中，其中单螺杆泵承担了 含固率１％～５％的预处理、生化、物化污泥的输 送，同时也实现了带式压滤机、离心机等脱水设 备脱水后的含固率在１５％～２２％的干污泥的 输送。 １　四种污泥输送方式比较 污水处理厂脱水污泥的常用输送方式有４种， 具体情况见表１。 通过表１可知，皮带输送机是一种传统的输送 方式，但用于污泥输送时易出现打滑等现象，可能影 响污泥输送的进行，同时皮带机是敞开的，污泥容易 外溅，易形成二次污染；螺旋输送机的适应范围为短 距离、没有较多的转弯情况下进行污泥输送，可用于 带式压滤机、离心机、板框压滤机等出料后的第一道 输送，再送入后续的单螺杆泵或者柱塞泵；柱塞泵具 有远距离、稳定输送介质的作用，而单螺杆泵输送污 泥是介于螺旋输送机与柱塞泵之间的一种输送方 式，可实现密闭输送，不会形成二次污染；可以转弯、 提升、布置方便；占地面积小；价格适中；结构相对简 单，维修较方便；易损件平均寿命为定子０．５～１年， 转子１～２年（根据介质不同而不同）。 ２　输送污泥介质单螺杆泵的选用 ２．１　泵的材质 单螺杆泵主要零、部件的材料应根据所输送 介质的化学、物理性质和泵的压力，按下列规定进 行选择：一是与介质接触的零、部件（吸入体、排出 ９４　　　 给水排水　Ｖｏｌ．３７　Ｎｏ．１　２０１１ 表１　脱 水 污 泥４种 输 送 方 式 对 比 方式 适用范围 输送方式 造价 占地面积 进料方式 皮带输送机 　最宜用于短距离水平直 线输送；不宜升高、转弯 未密闭 　２０ｍ以内水平直线输送 时最低 较小 可直接进料 无轴螺旋输送机 　最宜用于２０ｍ以内水平 直线输送；不宜升高、转弯 未密闭 　２０ｍ 以内水平直线输送 时最低 较小 　离心机、带式压滤机和板 框压滤机均可直接进料 单螺杆泵 　适用于水平≤５００ｍ，升 高≤５０ｍ以下工况 密闭 　超２０ｍ并有转弯、升高要 求时，低于无轴螺旋输送机 小 离心机可以直接进料 液压柱塞泵 　适用于长距离或升高较 高工况 密闭 较前三者高 大 　带式压滤机和板框压滤 机均须加中间进料装置 表２　转 子 、定 子 材 料 输送介质 定子材料 转子材料 药剂 　丁腈橡胶（ＮＢＲ）、 三元乙丙橡胶（ＥＰ－ ＤＭ） 　不锈钢１Ｃｒ１８Ｎｉ９Ｔｉ、不 锈 钢 １Ｃｒ１８Ｎｉ１２Ｍｏ２Ｔｉ、 合金结构钢４０Ｃｒ 　送滤污泥（含固 率５％以下） 丁腈橡胶（ＮＢＲ） 　脱水污泥（含固 率１５％～２０％） 耐磨橡胶 合金工具钢Ｃｒ１２ 　脱硫石灰浆液、 脱硫石膏 　 三 元 乙 丙 橡 胶 （ＥＰＤＭ） 不锈钢１Ｃｒ１８Ｎｉ１２Ｍｏ２Ｔｉ 体、轴封室等）宜选用铸铁、铸钢和不锈钢材料；二是 轴应选用４５优质碳素钢、４０Ｃｒ合金结构钢或不锈 耐酸钢等材料；三是转子、定子的材料宜按表２ 选取。 ２．２　泵的结构 脱水后污泥的输送单螺杆泵应采用带有喂料装 置的结构，见图１，一般不需要加破桥装置，泵的定 子、转子及轴封应充分考虑耐磨要求。 图１　带有喂料装置的污泥输送单螺杆泵结构 ２．３　泵的主要性能 ２．３．１　流量及转速 由于输送污泥介质基本上处于半干状态（含固 率１５％～２２％），从过滤机进入泵的过程中不可避 免会掺入空气，因此其容积效率较低，一般只有 ５０％～７０％；因介质含固量大，泵的转速应控制在定 子、转子相对滑动速度０．５ｍ／ｓ以下，以免泵早期磨 损，此外，应具备转速调节装置，以便在不同负荷时 输送量可以调节。 ２．３．２　工作压力 实际需要工作压力应控制在泵的额定工作压力 的１／２～２／３为宜，留有一定余量。 ２．３．３　电机功率 电动机功率要留有余量。考虑停泵一段时间 后管道内干泥局部结块，再次启动时阻力大大 增加。 ２．３．４　润滑系统 泵内部要有加注润滑剂接口，以便必要时可以 加注润滑剂。 ２．３．５　常用控制保护系统 污泥输送泵控制保护装置除了常规的电压、电 流等保护外，主要有以下几个方面变频器的参数要 适当调整，以适应重载启动的需要：①安装料位控 制，脱水污泥泵进料腔上方一般有一个料斗，实际上 为中间料仓，料位控制仪表就装在这个料斗上方，根 据料斗内料位高低，自动调节泵的转速，避免脱水污 泥溢出料斗，也不致料仓缺料造成空转。既保证泵 安全运行，又达到节能目的。料位控制通常选用超 声波物位计，其精度能满足要求；②安装干运行保护 器，保护器装于定子上，一旦泵缺料而形成定转子 间干运转时，定子温度急剧上升，此时，干运行保 护器进行报警，切断电源，保护定子免于烧坏； ③安装过压保护，保护器安装于泵的出口，一旦管 路堵塞，泵的压力升高，进行报警，自动停止运行， 避免泵和电机过载损坏。上述几种控制保护装置 的安装位置见图２。 给水排水　Ｖｏｌ．３７　Ｎｏ．１　２０１１ ９５　　　 图２　控制保护装置安装示意 ３　输送污泥管道的选用 ３．１　管道材质选择 管道材质分为钢管、塑料管等，其中以内衬塑料 的钢管为最佳，衬塑钢管既有足够的耐压强度，又能 降低摩擦阻力，每根管道之间采用法兰连接，可实现 拆开清理的功能。 ３．２　管径大小选择 污泥输送管道的直径选择要适当，管道直径过 小，流速过大，流速引起的阻力增加，管道直径过大， 内壁圆周面积增加，引起管壁阻力增加。只有选择 合适的管径才能有最小的摩擦阻力。 ３．３　管道敷设注意事项 ３．３．１　弯头系统 污泥输送管道在需要提升高度或转弯时，尽量 采用１３５°弯头代替９０°弯头，以减少阻力。不可避 免出现９０°弯头时，其曲率半径Ｒ≥５Ｄ（Ｄ 为管道内 径），切忌用软管代替弯管，因为前者阻力数倍于 后者。 ３．３．２　中转系统 对于距离很远，最终仍需用车船运输的工况 可以在脱泥机房外适当位置设置一个料仓，进行 中间储存。料仓容量应大于一台输送工具的容 量，底部空间应能通过运输工具。当料仓内干泥达 到一定容量时，打开料仓底部弧门卸料。可以很快 装满外运，也节省了运输工具等待时间，提高运输 效率。 ４　工程实例 ４．１　绍兴污水处理厂污泥输送工程 一期工程由６台带式压滤机进行脱水，分２组由 无轴螺旋输送机将脱水后干污泥送入ＧＮ１０５－２Ａ单 螺杆泵，每台最大输送量８ｍ３／ｈ，通过２００的管道 直接将污泥排放到填埋场。 从２００２年至２００９年扩能改造换用新泵时止， 共输送干污泥近１０万ｍ３。 ４．２　杭州水务集团祥符水厂污泥输送工程 杭州水务集团祥符水厂的供水能力为２５万 ｍ３／ｄ，由于水源地距水厂距离１５ｋｍ，在厂内设置 干化装置，沉淀后的污泥，由２台离心机进行脱水， 原用２台无轴螺旋输送机将脱水后污泥送到脱水机 房外堆泥场再装车外运。２台无轴螺旋输送机串联 布置见图３。 图３　无轴螺旋输送机布置 其中任何一台螺旋输送机发生故障均会造成整 个系统停止运行，２００５年该公司将无轴螺旋输送机 改用２台ＧＮ８５－２Ａ单螺杆泵，以单元布置形式各自 负担１台离心机干泥外输任务，单台最大输送量４ ｍ３／ｈ，迄今已运行４年多，提高了设备可靠性。泥 排入堆场后，目前仍用铲车装车外运，但保留了高位 料仓的提升能力，将来可以通过料仓装车，省去１台 装载铲车，进一步节约运行费用，也改善了工作环 境。水厂的污泥由于没有经过生化处理，其黏度较 污水处理厂污泥高，输送更为困难，经过对其进料系 统进行改进才完成顺利输送。 ４．３　萧山钱塘污水处理厂脱水污泥喷雾干化装置 萧山钱塘污水处理厂脱水污泥喷雾干化装置，处 理能力３００ｔ／ｄ，由４台ＸＧＮ８５Ｂ０６单螺杆泵（３用 １备）将含固率２０％的脱水干污泥送到水平约２０ｍ， 高约５４ｍｍ的喷雾干燥塔。处理后成为含水率仅 为５％左右的固体细颗粒，可用于建材等行业。由 于装置要求出口压力平稳，不能波动，所以只能选用 螺杆泵而不能用液压柱塞泵。运行初期由于管道 设置不够合理，泵的出口压力最高曾达到４．３ＭＰａ （超过六级泵额定压力３．６ＭＰａ），经过改进（将大 曲率半径弯管取代钢编织软管，减少变径等）出口 压力降到２～２．２ＭＰａ，压力有所下降，提高了泵的 ９６　　　 给水排水　Ｖｏｌ．３７　Ｎｏ．１　２０１１ 管网叠压（无负压）给水设备进口压力传感器设定值和吸水管过水能力的核算方法 水　浩　然 （北京首钢国际工程技术有限公司，北京　１０００４５） 　　摘要　管网叠压（无负压）给水设备进口压力传感器压力设定关系到设备安全及其正常运行。 从水力学基础理论入手，根据设备实际运行的工况，给出压力设定值的计算、确定方法和公式。同 时，探讨了吸水管过水流量的核算方法，供技术人员设计和使用该给水设备时参考。 关键词　管网叠压（无负压）给水设备　进口压力传感器　压力设定值　吸水管　过水流量 　　无论在管网叠压（无负压）给水设备的设计选用 还是运行中，该设备进口压力传感器设定值的确定 都非常重要。进口压力传感器设定值是使给水管不 产生负压又能正常连续工作的关键，该值设定过低 可能使引（进）水管内产生负压，进而影响到市政接 管点周围其他用户的正常供水；过高则会使给水设 备在达不到设计流量的情况下，经常发生停泵而影 响正常连续供水。 １　设备进口压力传感器压力设定值的确定 假设有１座采用管网叠压（无负压）给水设备的 泵房如图１所示。在市政给水接管点和设备进口装 压力传感器处分别作两个截面１—１与２—２，根据 水力学伯努利方程，可列出式（１）： 图１　管网叠压（无负压）给水设备原理 Ｚ１＋ ｐ１ γ＋ α１ｖ２１ ２ｇ ＝Ｚ２＋ ｐ２ γ＋ α２ｖ２２ ２ｇ ＋ｈｆ （１ 檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿 ） 使用寿命。螺杆泵在该工程污泥输送中得到成功应用。 ４．４　工程投资及运行成本 在不同长度和压力的管路系统中，其相应投 资与运行成本有所差异，其中杭州水务集团祥符 水厂为就近输送，管道压力小，电耗小，成本低； 绍兴污水处理厂为中型距离输送，约５０ｍ管道， 压力为０．７ＭＰａ，相应电耗较高，成本适中；萧山 钱塘污水处理厂的管道输送高度小约５０ｍ，压力２． ２ＭＰａ，相应电耗高，故三家单位的运行成本与实际 运行工况有着密切的关系，具体情况见表３。 表３　螺杆泵系统的吨绝干污泥成本 企业 泵机型号 污泥输送 系统投资① ／万元 绝干污 泥电耗 ／元／ｔ 绝干污 泥折旧② ／元／ｔ 绍兴污水处理厂 ＧＮ１０５－２Ａ ３０　 １０．２　 ２．２８ 杭州水务集团祥符水厂 ＧＮ８５－２Ａ １０　 ２．５　 １．４２ 萧山钱塘污水处理厂 ＸＧＮ８５Ｂ０６　 ５２　 １８　 ７．４２ 　注：①投资仅包括泵及管道；②泵及管道折旧按１０年计算。 ４．５　单螺杆泵运行中的注意事项 （１）螺杆泵运行应严禁干磨，否则定子在较短 的时间内将严重磨损，转子也会产生划痕，需要更 换。污泥料位计与变频自动控制系统的配合是一种 解决 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 ，同时在定子上设置一测温探头，起到保护 的作用。 （２）在安装、改造、维修过程中严禁坚硬的铁 块、螺丝等物品进入污泥斗中，一旦进入将使定子严 重损坏，需重新更换后才能运行。 （３）需保持出口管路畅通，使运行压力处于额 定压力值以下，否则造成闷泵运行，也易磨损定子。 （４）螺杆泵选型时需考虑一定余量，使运行工况 在设计工况的８０％左右，这样在定转子有一定程度的 磨损后，仍可上调转速实现正常运行，延长使用时间。 　　¤ 电话：（０５７５）８５６２５２０６ Ｅ－ｍａｉｌ：ｃｚｂｓｃｌ＠１６３．ｃｏｍ 收稿日期：２０１０－０９－１３