丰球陈永山污水处理中外回流泵流量不稳定原因分析和解决办法

污水处理中外回流泵流量不稳定原因分析和解决办法

浙江克瑞丰球泵业有限公司(浙江311800) 陈永山徐乃江

摘要：外回流泵是污水处理厂生物处理法工艺中的关键设备之一。目前许多污水处理厂的外回流泵使用潜水混流泵或潜水轴流泵产品，总是存在流量不稳定且达不到设计回流量的问题，影响了污水处理效果，使出水达不到排放标准。本文提出的解决办法可解决此类问题，达到污水厂的使用要求。

关键词：泵活性污泥回流(外回流) 流量叶轮

一、简述

在污水处理脱氮除磷工艺中，如A2-O法，其混合液回流(内回流)和污泥回流(外回流)工艺流程如图一所示。

进水

剩余污泥

污泥回流(外回流)

图1 A2-O法工艺流程

混合液回流(内回流) 是指未经沉淀池沉淀的硝化液，主要目的是为缺氧补充反硝化底物。由于好氧池与缺氧池构筑物在同一水平上，所需的回流泵扬程极低。

污泥回流(外回流) 是将二沉池中的活性污泥输送到厌氧池，活性污泥是经过沉淀后的污泥浆，其主要作用是调节生物反应池的污泥浓度，使活性污泥与污水接触后，其吸附、凝聚、沉降及降解性能都能得到充分发挥，加快活性污泥反应进程，提高反应效果，达到除磷的目的。因为二沉池的出泥点要比厌氧池的高程低，所以需要通过外回流泵输送。根据不同工况污泥回流比一般在50%~150%。在此工艺中，外回流泵的性能及运行稳定性非常重要。

二、问题的提出

重庆某污水处理厂的外回流泵使用250WQH625-6-22潜水混流泵，泵技术参数为：

设计流量: 625m3/h 设计扬程：6m 配套电机功率：22kW 泵转速: 980转/分。

现场使用条件为：水泵进水池液位与出水池液位高差2m，且保持不变。泵出口管路250mm 经变径至350mm后接入DN700总管内，考虑管路损失，泵实际使用扬程小于6m.

在实际调试运行中，每次水泵起动时，流量可达到770 m3/h左右，随着运行时间增加，水泵流量逐渐下降，然后稳定，稳定流量在550 m3/h左右，不能满足污水处理活性污泥回流量要求。图2是值班记录后的流量变化曲线。

图2 流量变化曲线

三、原因分析

1、回流污泥特性

1) 固液混合

经二沉池回流的活性污泥是各种细菌、原生微生物的混合体，水内可沉性悬浮固体中70%以上为无机物，所含细菌多处于内源呼吸期，大量微生物主要是游泳型或固着型纤毛虫以及轮虫等一些后生动物，具有一定的污泥浓度。经实际测定，该厂的污泥浓度为4500mg/L。

2) 粘性

活性污泥具有粘性，一是因为有大量的各种微生物的存在，二是活性污泥的膨胀造成的。活性污泥老化后会产生解体，细小的活性污泥颗粒会黏附在产生的泡沫上，助长了泡沫的不易破裂性，粘性自然就增加了。

2、水泵性能变化

图3是250WQH625-6-22泵在清水条件下的Q-H曲线，当流量为625 m3/h时扬程在6.5m 左右，达到泵的技术参数规定要求。

图3 泵Q-H曲线

实际水泵输送的活性污泥是固液混合介质，其性能与清水相比有下降，理论上其下降值为：

HR=(1-C w)n

ER=(1-C w)m

式中：HR为扬程降

ER为效率降，指在相同流量和转速下，泵送浆体效率与泵送清水效率的比值

C w为重量浓度，%

n ,m 是指数，与S(固体比重)，d50 (粒径)，µ(粘度)有关，即n=f(S,d50,µ), m=f(S,d50,µ)

3、水泵结构的影响

该水泵的比转速n s为388.7，分类属于混流泵，叶轮叶片数为4只。由于回流活性污泥中含有大量长纤维虫类，会造成簿叶片头部“缠绕”，形成叶片间流道动态堵塞。固液二相流态在叶轮进口处也会造成“相对堵塞”，增加了叶轮的吸入阻力。

另外，泵涡壳流道宽畅，Q-H曲线平缓，流量对扬程变化(或水位变化)比较敏感。当流量从550 m3/h变化至700 m3/h时，扬程仅下降1m左右。当管路阻力，污泥特性或水位稍有变化时，就会造成泵流量的显著变化。

四、解决办法

针对外回流泵流量不稳定且偏小的情况，在不改变活性污泥特性的前提下，可通过下述二种办法解决：

1、叶轮型式改进

鉴于潜水混流泵过流部件是按清水介质设计，内部流态、介质浓度、密度、粘度与实际输送的活性污泥相差较远，不适合用于外回流泵使用。而流道式叶轮适宜输送污水污物等固液二相介质，由于流道宽广，叶轮内介质流速较慢，其抗堵塞、耐磨损性能好，适合活性污泥输送。图4、图5给出了二种不同叶轮的泵结构变化。

图4 混流泵叶轮结构图5 流道式泵叶轮结构

2、减少叶轮叶片数，降低水泵转速

减少叶轮叶片数，降低水泵转速可以扩大混流叶轮叶片之间的间距，减小叶轮内活性污

泥的相对流速，降低介质浓度、密度、粘度对水泵性能的影响程度。为保证水泵性能，转速n 降低后，需要相应增加叶轮的进口直径D0、出口直径D2和出口宽度b2，水泵整机重量和成本大大提高。

五、使用效果

我们对该污水厂外回流泵的混流叶轮形式改造成流道式叶轮，测得在清水中的Q-H曲线如图3所示。当流量为625 m3/h时扬程也在6.5m左右。Q-H曲线比混流叶轮陡峭，当流量从550 m3/h变化至700 m3/h时，扬程下降2m左右。只有当管路阻力，污泥特性或液位明显变化时，才会造成泵流量的显著变化。

图6是该污水厂实际运行记录曲线，使用表明，泵流量能够快速稳定且达到设计流量要求。

图6 流道叶轮流量变化曲线

六、结论与建议

1、在该污水厂外回流泵流量不稳定问题可通过改造叶轮型式，采用流道式叶轮后解决；

2、目前国内许多污水厂采用潜水混流泵和潜水轴流泵用于活性污泥回流输送设备，同

样存在回流量达不到设计要求和不稳定问题，故该处理方法值得推广；

3、污水处理厂的设备选型大多是由设计院确定的，故设计院在选型时需要明确设计参数及介质特性，不应以清水介质的性能参数作为选型依据。

参考文献：

[1] 关醒凡. 现代泵技术手册[M]. 宇航出版社，1995

[2] 雷晓玲,刘贤斌，叶方剑. 长江流域某污水处理厂的工艺改造[J]. 中国给水排水，2010，26(4)：35-37.