水处理工艺设备基础知识

水处理工艺设备基础知识机械设备部分一、水处理工艺设备的分类污水处理厂要想取得良好的处理效果，必须使用各类设备，并使设备处于良好的工作状况和保持应有的技术性能。同时随着污水处理程度越来越深，污水处理厂的自动化程度不断提高，污水处理厂使用的设备也越来越多。污水处理厂使用的设备主要分为两大类，即通用机械设备和专用机械设备，当然也包括各种电气设备和各种分析、测量等仪器仪表。设备的分类Ⅰ通用机械设备主要有泵类、风机类、闸门、阀门类等Ⅱ专用机械设备类是水工业设备自身研制的重点，包括有拦污机械设备、除砂和沉淀池刮吸泥机设备、曝气和搅拌设备、加药和消毒设备、污泥浓缩和脱水设备、污泥消化和沼气利用设备等等。二、泵类设备1、泵的分类泵是一种输送和增加液体能量的机械设备。在水处理厂，泵类设备约占机械设备总投资的15%以上。泵的种类很多，按其工作原理主要分为叶片式和容积式两种。1.1、叶片式水泵叶片式水泵它对液体的抽送是靠装有叶片的叶轮的高速旋转来完成的，用以输送清水、污水、渣浆等。主要设备有离心泵、轴流泵、混流泵等。1、泵的分类1.2、容积式水泵定义：容积式水泵对液体的压送是靠水泵内部工作室的容积改变来完成的。用途：主要用来输送药液、污泥、浮渣等。典型设备：主要设备有隔膜计量泵、螺杆泵等。在水处理中，使用较多的泵是离心泵，其次是螺杆泵。2、泵的性能参数泵的基本性能，即泵工作能力的大小和工作性能的好坏。常用泵的性能参数主要有流量、扬程、功率、效率、转速等（1）、流量：泵在单位时间内抽吸或排除的水量称为泵的流量。一般常用体积流量，用Q表示，单位m3/h或L/s叶片泵的流量与扬程成反比关系，流量减少，扬程增大，反之流量增加，扬程降低。容积泵与叶片泵不同的是流量与扬程无关，容积泵在实际运行过程中由于泄漏和阀门开启、关闭滞后，实际流量比理论流量要小些。2、泵的性能参数（2）、扬程：又叫水头。是指单位质量的液体通过水泵后所获得的能量称为扬程。用H表示，单位m（水柱）或pa。虽然习惯上泵的扬程与高度单位一致，但不应把泵的扬程简单理解为液体输送能达到的高度，因为泵的扬程包括液体的静压，速度等能量增加值的总和。容积泵的扬程与泵本身动力、强度和密封有关，与流量无关。2、泵的性能参数（3）、功率：通常所说的功率是指轴功率，即电机传给水泵泵轴的功率称为轴功率。用N表示，单位kw（4）、效率：水泵的有效功率与轴功率之比值称为效率，由于水泵不会把电机输入的功率完全（不浪费地）传给水流，在水泵内部必然有能量损失，这个损失的大小通常就以效率来衡量，效率反映了水泵性能的好坏。3、离心泵离心泵的定义：离心泵是叶片式水泵中的一种，由于这种泵主要是靠一个或数个叶轮旋转时产生的离心力而输送液体的，所以叫离心泵。用途及特点：它适于输送有腐蚀性、含悬浮物等性质特殊的液体，并且其流量与出口压力易于调节。3.1、分类分类方法类型按输送的介质清水泵、污水泵、泥浆泵按泵轴方向卧式泵、立式泵、斜式泵按叶轮级数单级泵、多级泵按吸水方式单面吸水、双面吸水按支承形式中心支承式、管道式、共座式、可移式按驱动方式直接连接式、齿轮传动式、皮带传动式、共轴式3.2、机组的构成离心泵机组3.2、机组的构成a电动机----水泵驱动的动力装置b支架----电动机与泵壳连接部分c泵壳----其作用是收集叶轮甩出的水d泵轴----从原动机获取能量并带动叶轮旋转e叶轮----高速旋转甩水，增加水的能量f吸水管----与泵壳上的进口相连接g压水管----与泵壳上的出口相连接3.3、工作原理离心泵是利用叶轮旋转使水产生离心力来工作，水泵在启动前，必须把泵壳和吸水管都充满水，然后启动电动机，使泵轴带动叶轮和水作高速旋转运动，水在离心力的作用下甩向叶轮外缘，并汇集到泵壳里内，经蜗形泵壳的流道而流入水泵的压水管路。与此同时，水泵叶轮中心处由于水被甩出而形成真空，吸水池中的水便在大气压作用下，通过吸水管吸进叶轮，叶轮不停地旋转，水就不停地被甩出，又不断地被补充。这就形成了离心泵的连续出水。4、螺杆泵螺杆泵是容积式水泵中的一种，由泵壳和一根或多根螺杆所构成。4.1、工作原理依靠螺杆转动时在泵体空间的容积变化来输送液体，当螺杆转动时，使吸入腔容积增大，压力降低，液体在压差的作用下沿吸入管道进入吸入腔，随着螺杆的连续转动，液体被带到排出腔强行排出。因此螺杆泵在开车前必须先将出口阀门打开。螺杆泵图片4、螺杆泵4.2、特点流量和压力的脉动较小，噪声不大，使用寿命长，有自吸能力，结构简单，螺杆泵一般用于小流量、高扬程的场合，广泛应用于输送含有气体或易产生气泡的液体，以及高粘度包括含有纤维和固体物质的液体，在污水处理系统中常用于污泥的输送和加药等场合。三、风机类设备风机是用来输送气体的一类通用机械，在水处理过程中被广泛用于曝气、通风等环节。1、常用风机的分类常用风机按结构形式可分为离心式和回转式两类，最常使用的是离心鼓风机和罗茨鼓风机。2、离心鼓风机2.1机组的构成机组由机壳、叶轮、轴承座、联轴器、电动机、轴温报警器、启动控制柜、空气净化装置、进出气管路阀门等构成。离心鼓风机图片离心鼓风机2、离心鼓风机2.2结构特点离心鼓风机为多级、单吸入、双支撑结构。电动机和鼓风机安装在同一底座上，通过弹性连轴器直接驱动。2.3工作原理离心鼓风机是把电动机的机械能转变为气体压力能的一种旋转叶片机械，由电动机通过联轴器带动叶轮旋转，靠离心力的作用，将外部空气从进风管吸入旋转叶轮的中心处，经多级叶轮逐步增压加速，从而把输送的气体沿机壳经出风管送入空气总管。2.4多级离心鼓风机的特点：风量大，增压高，适用范围较广泛。3、罗茨鼓风机3.1机组的构成：罗茨鼓风机主要由电动机、机壳、传动轴、主从动齿轮、一对叶轮转子、进、出口消音器、排气管路、阀门等组成。3.2工作原理罗茨鼓风机是一种容积式鼓风机，通过主从动轴上一对同步齿轮的作用，叶轮转子同步等速向相反方向旋转，将气体从吸入口吸入，气流经过旋转的转子压入腔体，随着腔体内转子旋转，容积变小，气体受压排出出口，被送到管道或曝气池内。3.3罗茨风机的特点是：当压力在一定范围内变化时，其流量为一常数。运行时适应性强，在流量要求稳定而阻力变化幅度较大时，可予自动调节，结构简单，制造维修方便。罗茨风机机组4、机组的性能4.1、流量：指风机在单位时间内的进口流量，常用Q表示。单位：m3/min.4.2、风压：指气体经过风机后的出口压强，常用P表示。单位：kpa.4.3、转速：指风机在输入额定风量、风压时的叶轮转子的转速，常用n表示.。单位：r/min.4.4、功率：一般指风机配套的电机功率，也有用风机轴功率表示，常用N表示。单位：kw四、闸门与阀门4.1分类污水处理厂使用的闸门与阀门种类繁多。闸门有铸铁闸门、平面钢闸门等，阀门有闸阀、止回阀、蝶阀、球阀、截止阀等。4.2闸门在污水处理厂中，闸门一般设置在全厂进水口、沉砂池、沉淀池、泵站进水口及全厂出水管渠口处，其作用是控制水厂的进出水量或者完全截断水流，闸门的工作压力一般都小于0.1Mpa，大都安装在迎水面一侧。在污水处理厂中使用的大多为铸铁单面密封平面闸门，按形状分为圆形闸门和方形闸门。圆形闸门的直径一般为200-1500mm，方形闸门的尺寸一般在2000mm×2000mm以下。电动闸门4.3阀门阀门是在封闭的管道之间安装的，用以控制介质的流量或者完全截断介质的流动。在污水处理厂中，介质主要为污水、污泥和空气。4.3.1阀门的分类a按结构可分为：闸阀、止回阀、蝶阀、球阀、截止阀等。b按驱动动力可分为：手动、电动、液动及气动四种方式。c按公称压力可分为：高压、中压和低压三类。4.3.2几种典型阀门a闸阀闸阀由阀体、闸板、密封件和启闭装置组成。其优点是当阀门全开时通道完全无障碍，不会发生缠绕，特别适用于含有大量杂质的污水、污泥管道中使用，它的流通直径一般为50-1000mm，最大工作压力可达4Mpa，流通介质可以是清水、污水、污泥、浮渣或空气。其缺点是密封面太长，易于泄漏，运动阻力大，体积较大等。4.3.2几种典型阀门b蝶阀蝶阀是污水处理厂中使用最为广泛的一种阀门，其驱动方式有手动和电动两种。它的流通介质有污水、清水、活性污泥及低压气体等。蝶阀由阀体、内衬、蝶板及启闭机构几部分组成。其优点是密封性好、成本低，缺点是阀门开启后，蝶板仍横在流通管道的中心，会对介质的流动产生阻碍，介质中的杂质会在蝶板上造成缠绕。因此，在含浮渣较多的管道中应避免使用蝶阀。电动蝶阀图片4.3.2几种典型阀门c止回阀止回阀又称逆止阀或单向阀，它由阀体和装有弹簧的活瓣门组成。其工作原理为：当介质正向流动时，活瓣门在介质的冲击下全部打开，管道畅通无阻，当介质倒流的情况下，活瓣门在介质的反向压力下关闭，以阻止介质的倒流，从而可以保证整个管网的正常运行，并对水泵及风机起到了保护作用五、拦污设备---格栅除污机1、作用：污水中往往含有较大的悬浮物和漂浮物，为了保护其它机械设备正常运行，减轻后续处理负荷，必须设置格栅除污机，这是废水处理的第一道工序。格栅除污机是用机械的方法将拦截在格栅上的栅渣捞出水面的设备，此类设备的形式、种类繁多，在不同的场合，对不同的水量与水质，可有不同的组合。2、格栅除污机的种类目前比较常用的格栅除污机主要有移动式格栅除机、高链式格栅除污机、回转式格栅除污机和阶梯式格栅除污机等。目前我公司使用的是回转式格栅除污机这种机型，有粗、细之分。下面重点加以介绍。3、双栅式齿耙格栅除污机3.1作用：又叫粗格栅除污机，该机是一种用于渠道深度较深的大中型粗格栅除污机，该机可放置在进水口，各类提升泵站前，拦截渠道中的各种漂浮物，使污水提升泵不受堵塞，保证后续处理工艺正常进行。3.2粗格栅除污机的结构：主要由驱动装置、主动轴、齿耙、链条装置、机架、前后栅条等部分构成。3.3工作原理粗格栅后栅为条形固定栅条，用以拦截悬浮物和漂浮物，前栅为条形可沿铰轴微小摆动的栅条，用以拦截粗大沉积物，并防止污物卡住链条，除污耙在链条带动下，顺时针回转将杂物运走并卸掉。粗格栅图片粗格栅4、回转式钩齿格栅除污机4.1作用：该机是一种细格栅除污机，放置在粗格栅除污机之后，用以拦截进水渠道中的各种细小漂浮物。4.2结构：主要由驱动装置、钩齿链装置、转刷机构、支架等部分构成。4.3工作原理：该设备拦截污物的钩齿链装置由不锈钢制成的特殊形状钩齿，按一定的排列次序装配在小轴上形成一条封闭式钩齿链过滤网，在驱动装置的带动下，钩齿链过滤网沿设置的轨道自下而上运动，把拦截的固体漂浮物由水中捞出，输送到卸渣口时，钩齿链开始翻转错动，使杂物依靠重力脱落。细格栅图片六、除砂、分砂类设备1、作用：去除污水中的无机沙砾是污水处理的一道重要工序，它可以减少沙砾对污水处理装置中的设备、管道、阀门的磨损并最大限度地减少沙砾在渠道、处理装置中的沉积。2、定义：除砂机与砂水分离器设备是用机械方法将沉砂池中的沙砾进行清除的设备。3、种类3.1除砂机的种类：除砂机的种类很多，过去多采用抓斗式或链条式，利用链条刮板从池底集砂沟中收集沉砂，并通过抓斗将收集的沉砂装车运走。新型的除砂设备用安装在往复行走的车上的泵抽出池底的砂水混合物，再利用砂水分离器将砂与水分开，完成除砂，砂水分开。目前我们所使用的除砂设备为桥式吸砂机(往复式、气提)3.2砂水分离设备的种类：常用的砂水分离设备有水力旋流器、振动筛式砂水分离器及螺旋砂水分离器。目前我们所使用的砂水分离设备为螺旋砂水分离器。两种典型设备4、桥式吸砂机4.1结构：由主梁、轨道、驱动装置、鼓风机、撇渣装置等组成。4.2原理：该机置于沉砂池顶的钢轨上，根据设定的工作周期自动沿池长方向在轨道上往复运行，桥上的鼓风机将池底的砂水混合物吹出，并提升到一定高度，进入砂水分离器进行分离。同时机上的撇渣机构将水面上的浮渣刮至池末端的渣槽中。吸砂机图片两种典