污水廠的處理流程中的工藝細節(jié)管理（四）
來源：微信公眾號“治污者說”作者：郝曉光
污水提升泵作為污水廠污水提升設(shè)備，對全廠的工藝管控起到整體調(diào)控的作用，根據(jù)預(yù)先設(shè)定的恒液位或者恒流量的運行模式，決定了廠內(nèi)設(shè)施、設(shè)備、活性污泥的微生物系統(tǒng)的處理沖擊負荷的變化，可以說對污水提升泵的精確管理的運行，是系統(tǒng)進水平穩(wěn)的首要條件。污水廠應(yīng)該結(jié)合地方污水主管部門的要求，靈活應(yīng)用廠內(nèi)的調(diào)節(jié)措施，在保證進水液位的控制下，盡力實現(xiàn)進水量的平穩(wěn)，減少每日不同時段水量變化帶來沖擊負荷對活性污泥系統(tǒng)的影響。
污水提升泵在工藝功能上對整個污水廠承擔了重要的負荷控制作用，在能耗上也是在污水廠中所占的比例較高的設(shè)備，因此對污水提升泵的精細化管理中，針對污水提升泵的能耗控制也是日常管理中的重要的內(nèi)容。
污水提升泵是通過電機驅(qū)動葉輪轉(zhuǎn)動，將輸送的污水賦予一定動能，并通過管路將其輸送到指定地點的一種設(shè)備，這種設(shè)備由于是將電能轉(zhuǎn)化為機械能，因此在轉(zhuǎn)化過程中一定存在能量的損失，在運行中，需要通過合理的調(diào)控，將這部分的能量損失降低到最低，也就是保持水泵的高效運行，相對意義上也就是實現(xiàn)水泵的節(jié)能降耗運行（這里要注意污水處理設(shè)備的節(jié)能降耗運行不僅僅是簡單的停運或者降頻運行，將設(shè)備的運行效率提升起來，把能量的轉(zhuǎn)化率提到可調(diào)控的最高點，這也是節(jié)能降耗運行的方式）。在確定了水泵能耗調(diào)整的目標：提升水泵的能量效率之后，就要圍繞提升水泵的能效提升進行細化管理。
對于水泵的能效提升，需要了解水泵的工況曲線，水泵的流量、揚程、功率和效率是主要的性能參數(shù)。這些參數(shù)之間的關(guān)系，可通過實驗測定。水泵生產(chǎn)部門將其產(chǎn)品的基本性能參數(shù)用曲線表示出來，這些曲線稱為離心泵的特性曲線，這個曲線圖一般會在水泵包裝中隨機附帶的樣本手冊中查詢到。在污水設(shè)備安裝時，要注意收集這些設(shè)備資料，對于今后的精細化運行都有非常重要的指導(dǎo)意義。
這些樣本中附帶的水泵的特性曲線是提升液體在水泵內(nèi)賦能后的可測量的數(shù)據(jù)表達，這三條曲線是根據(jù)試驗的方法（水泵廠家在實驗裝置上，啟動水泵后，逐漸開啟水泵出口閥門改變其流量，測得一系列的流量及相應(yīng)的揚程和軸功率，然后將H-Q、N-Q、η一Q曲線繪制在同一張坐標紙上，即為某種型號的離心泵在一定轉(zhuǎn)速下的特性曲線），不同的水泵特性曲線不同，水泵的特性曲線由設(shè)備生產(chǎn)廠家提供，并會隨機配給用戶。
上圖是一個水泵的特性曲線的圖，水泵的特性曲線——指泵的揚程（即泵的能量供應(yīng)）與流量的關(guān)系曲線，在一定轉(zhuǎn)速n下，列出揚程（H）、軸功率（N）、效率（η）以及允許吸上真空高度（HS）等隨流量（Q）變化的函數(shù)關(guān)系稱為特性曲線：流量-揚程曲線Q—H；粉色的流量-軸功率Q—N曲線；紅色的流量-效率曲線Q—η;；藍色的流量-容許吸上高度曲線Q—HS(或Q—HSV)。它反映水泵的運行的基本性能的變化規(guī)律，是選擇和使用的依據(jù)。作為運行管理人員要學(xué)會看懂這張圖，才能確定水泵高效運行的控制區(qū)域。
通過紅色的流量效率Q—η曲線可以看到，在流量在24m3/h時，水泵的運行效率最高，為80%左右，這時的可吸上高度是20m（可吸上高度也就是水泵的實際揚程，是指泵房水面到水泵出水管、渠處的液位高度），這也是水泵的最高效的運行點位。但是實際上，在實際應(yīng)用中水泵的運行是一個波動的變化情況，因此不可能穩(wěn)定的保持在一個高效點運行，一般來說，把低于高效點的90%范圍都成為高效段，也就是效率在72%~80%之間的范圍，這個范圍對應(yīng)的流量是18~28m3/h，對應(yīng)的可吸上高度是18~25m，水泵在這個區(qū)間運行就是它的高效段，偏離這個區(qū)域效率就會下降，同時還會帶來水泵的非正常的運行工況，可能會造成水泵的電耗高；電機可能過載燒毀；葉輪氣蝕，運行不平衡導(dǎo)致劇烈震動等，嚴重時導(dǎo)致水泵損毀的情況出現(xiàn)。
通過閱讀水泵的樣本中的特性曲線，可以找到水泵的運行的高效段。但是污水廠的運行人員往往會發(fā)現(xiàn)，在實際運行工況下，是無法滿足水泵的高效區(qū)域的，比較常見的一種情況是污水廠為了避免大量柵渣快速通過粗格柵、水泵，一般會把水泵泵坑內(nèi)液位控制較高，這樣?xùn)旁蟛糠制≡谒嫔�，對格柵的壓力較小，同時高液位也可以充分保護水泵電機的冷卻運行，不造成水泵的電機燒毀，這樣的控制思維下，導(dǎo)致水泵泵坑內(nèi)的液位過高，水泵的實際可吸上揚程小于設(shè)計揚程，水泵流量增大，偏離水泵的高效段。造成水泵的異常運行工況；同時隨時段變化的進水量也使污水提升泵的運行不斷地在高效段內(nèi)外來回波動，造成水泵的運行不穩(wěn)定。
為了提升水泵的運行效率，較多的污水廠采用的是使用變頻調(diào)節(jié)流量來進行水泵的運行，但是變頻調(diào)節(jié)具有一定范圍，當頻率調(diào)控到一定程度，水泵可吸上高度低于實際提升高度時，水泵無法將水提升到出水管渠處，從而限制了水泵的調(diào)控范圍。
合理的調(diào)控措施，應(yīng)從兩個方面進行：1、保持恒液位運行，2、合理的置換不同流量的水泵，進行相互組合匹配每日各時段的流量值。
恒液位運行可以結(jié)合污水管網(wǎng)的管控，保持在一定的泵房液位高度運行，這樣保持了水泵的可提升高度的Hs的穩(wěn)定，但是對工藝系統(tǒng)來說，恒液位運行就意味著沖擊負荷要隨時間段變化而出現(xiàn)，泵房無法起到削峰平谷的作用，對工藝運行造成一定的壓力。
合理的置換不同的流量水泵，在污水廠的設(shè)計之初，大部分水泵都是根據(jù)全天的平均水量計算后采用的同一型號水泵，便于水泵的采購和安裝，但是同一型號水泵的可調(diào)控流量較小，滿足不了污水廠實際進水的高峰低谷的變化需求，因此在污水廠的精細管理中，應(yīng)對這些水泵進行調(diào)整，更換不同流量的水泵或者葉輪，來適應(yīng)不同的流量，保持水泵的高效運行，實現(xiàn)節(jié)能降耗。不同時段的流量統(tǒng)計需要污水廠進行長期的日流量變化記錄和分析，最終得出不同時段的流量值，根據(jù)這個流量值，選擇最為合理的水泵流量組合，提升水泵的運行效率。
