《污废水灌渠和泵房》PPT课件.ppt

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1、国家统一环境污染治理设施运营培训班,第二章污废水管渠和泵房(课堂教学3课时)P38 P59香港百姓集团武汉正源水务工程公司孙建国主讲注册证书编号2006-JS-WFS-038,概述,污废水处理中，有以下几个主要方面经常要应用流体流动的基本原理及其流动规律。流体的输送 欲想把流体按所规定的条件，从一个设备送到另一个设备，通常设备之间是用管道或灌渠连接的，这就需要选用适宜的流动速度，以确定输送管路的直径。在流体的输送过程中，常常要采用输送设备，因此就需要计算流体在流动过程中应加入的外功，为选用输送设备提供依据。这些都是要应用流体流动规律的数学表达式以进行计算压强、流速和流量的测量。为了了解和控制生

2、产过程，需要对管路或设备内的压强、流速及流量等一系列参数进行测定，以便合理地选用和安装测量仪表，而这些测量仪表的操作原理又多以流体的静止或流动规律为依据。,一、概述,研究流体流动时，常将流体视为由无数分子集团所组成的连续介质，把每个分子集团称为质点，其大小与容器或管路相比是微不足道的。质点在流体内部一个紧挨一个，它们之间没有任何空隙，即可认为流体充满其所占据的空间。把流体视为连续介质，其目的是为了摆脱复杂的分子运动，而从宏观的角度来研究流体的流动规律。污废水泵房是污水处理的重要设施，泵房工作特点是它所抽升的水是不干净的，一般含有大量的杂质，而且来水的流量逐日逐时都在变化。因而泵房的运行在污水处

3、理设施运行管理中有重要的意义,二、水力学基础知识,(一)水的主要物理性质 液体没有固定的形状，随盛装它们的容器形状而变化，这是液体区别于固体的一个基本特性。因为液体与固体相比其分子间内聚力小得多，所以其抵抗拉力的能力很小，静止时也不能抵抗切力。因此要破坏液体的静止状态使其流动，只要施以极微小的力即可做到。在污水处理中可以利用液体易于流动的特征使污水从各家各户通过管渠输送到污水处理厂，在污水处理厂内部的运输和处理排出也是基于这个道理。,二、水力学基础知识,水的主要物理性质主要包括：水的惯性与密度；水的重力特性；水的黏性；水的压缩性；水的表面张力特性；,二、水力学基础知识,水的惯性与密度 惯性就是

4、物体所具有的维持其原有运动状况的物理性质。惯性的度量单位就是质量，也就是物体中所含物质的多少。质量愈大，惯性也愈大。惯性力以F表示 F=-ma*物体的质量为m，加速度为a，负号表示惯性力的方向与物体的加速度 方向相反。密度是指单位体积水所具有的质量，以p表示。=m/v*设其体积为V，质量为m工程上通常以一个标准大气压下、温度为4C时的最大密度值作为计算值，其数值为1000 Kg/m3,二、水力学基础知识,水的重力特性 物体之间相互具有的吸引力称为万有引力。在水的运动中，一般只需要考虑地球对水的引力，这个引力就是重力(重量)，来表示。=mg*物体的质量为m，重力加速度为g，单位体积水所具有的重力

5、称为水的重度，或称容重、重率，用符号表示。对于均质水，设其体积为v，重量为w，则=w/V*水的重度通常取9800 N/m3。,二、水力学基础知识,水的黏性物质在外力作用下,液层发生位移,分子间产生摩擦,对摩擦所表现的抵抗性称为绝对黏度,简称黏度 水具有易流动性，静止时不能承受切向力抵抗剪切变形，但在运动状态下，水就具有抵抗剪切变形的能力，这就是水的黏性在剪切变形过程中，水体中质点之间存在着相对运动，使水体内部出现切向力，也称为内摩擦力，其作用是抗拒水体内部的相对运动。因此，水在运动时必须克服黏性，从而要消耗一定的能量。黏度是黏性的度量，值愈大，黏性作用愈强。的大小与流体的种类有关，并随压强和温

6、度的变化而发生变化：对于常见的流体如水、油和空气等，随压强的变化不大，一般可以忽略；温度是影响值的主要因素，温度升高时，水的值减小，而气体的值则反而增大。水体黏性的大小还可以用表示，它为黏度与密度的比值，即=/的单位是m2/s或cm2/s。称为运动黏度，则称为动力黏度。,二、水力学基础知识,水的压缩性：当压强增大时，水的体积减小，同时密度增大，这一性质称为压缩性。水的压缩性很小，一般不必考虑，即把水看成是不可压缩的。但在某些特殊情况下，这种压缩性就不能忽略不计。例如，水在管道内流动，当阀门突然关闭造成水击时，必须考虑水的压缩性。,二、水力学基础知识,水的表面张力特性 液体与气体不同，它具有自由

7、表面，而且存在着使自由表面自动收缩到最小表面形状的力，这种力称为表面张力。由于表面张力的作用，就会产生一种毛细现象。例如：水是浸润管壁的液体，它会沿毛细管上升；而水银是不浸润管壁的液体，它就会在毛细管中下降。毛细管现象在日常生活和工程技术中有重要作用。有些情况下应设法防止毛细现象造成的危害，例如为防止建筑物受潮，要设置防潮层；液体通过某些测量仪表的毛细管时，可能会产生很大误差，影响测量结果等。,二、水力学基础知识,(二)水静力学 1静水压强及其特性 重点掌握以下三点：静水压强的定义；压强的单位静水压强的两个重要特性。,二、水力学基础知识,静水压强的定义物体单位面积上所受的垂直压力，叫压强。同样

8、，对于液体的压强也是这样规定的。静止液体作用在与之接触的表面上的水压力称为静水压力，单位面积上作用的静水压力称为静水压强。静水压强有平均压强和点压强之分。如果用F表示液体垂直的作用力，单位是牛顿(N)；用A表示与作用力，垂直的面积，单位是m。，根据定义，可以得到液体的静压强P的公式是 P=F/A帕(N/m2),二、水力学基础知识,压强的单位 在我国法定计量单位中，压强单位为帕斯卡(Pa)，1帕(Pa)=l牛顿/平方米(N/m2)。另外在水力学中，为了方便有时也用米水柱(mH20)高来表示压强。压强用液柱高度来表示，即液体的压强等于液柱作用在它底部单位面积上的重力(重量)。如果某液柱的密度是P，

9、单位是Kg/m3；该液柱的底部面积是A，单位是m2；液柱高度是Z，单位是米。那么，该液体的体积是AZm3。，而质量就是A Z kg。,二、水力学基础知识,力学定律指出，物体的重力(重量)与其质量的关系是：质量乘以重力加速度g，就是物体的重量，单位是N。所以，液柱重量就应当是质量AZP乘以g，即 A Z pg，单位是N。由定义，压强P用液柱高度来表示：p=A Z g/A=Z g 可知：液体的压强 p等于液柱的密度乘以液柱高度 Z，再乘以重力加速度g,二、水力学基础知识,静水压强的两个重要特性 在研究液体静压强时，应当先弄清如下两一是液体静压强的方向与作用面垂直，并指向作用面；二是水动力学液体任意

10、点上各个方向的静压强相等。静水压强方向与作用面的内法线方向重合；静止液体中某点静水压强的大小与作用面的方位无关，同一点的不同方向静水压强大小均相等。,二、水力学基础知识,重力作用下静水压强的分布规律重点掌握以下四点：设液面压强为p0，均质液体重度为y，则静止液体内某一点的压强由式确定，下式是本节的重要公式之一 p=p0+h 式中：h为该点在液面以下的深度。p0 为液面压强另外在压强计算中还需掌握压强的单位、绝对压强、相对压强、真空值、等压面等概念。,二、水力学基础知识,绝对压强、相对压强、真空值 以绝对真空状态作为起量点的压强，称为绝对压强，以p表示；以当地大气压作为起量点的压强称目相对压强，

11、以p表示。两者的关系为：p=p pa 绝对压强p小于当地大气压强pa的数值称为真空值pv，即 pv=pa p,二、水力学基础知识,测压管高度、测压管水头及真空度 相对压强用液柱高度表示，称为测压管高度(如图)，即 h A=P A/水力学上把任点A的相对压强高度(即测压管高度)与该点在基准面以上的位置高度之和称为测压管水头 真空值用液柱高度表示，称为真空度,二、水力学基础知识,等压面 液体中各点压强相等的面称为等压面。在重力作用下的静止液体中，等压面是水平面，但一定是同种、连续液体。（a）连通容器中过1、2、3、4各点的水平面即等压面；(b)中液体被阀门隔开(不连续的液体)；以(c)中一个水平面

12、穿过两种及以上不同介质，则位于同一水平面上的各点压强并不一定相等，因此水平面不一定是等压面。等压面概念常用于压强的测量和计算中。,二、水力学基础知识,(三)水动力学 1若干基本概念包括以下基本概念：过水断面、流量和平均流速；过水断面 水断面(简称断面)是指流体运动时所通过的横断面，该断面与流体运动方向垂直。过水断面的形状有圆形、矩形、梯形等。流量 流量是指在单位时间内流体通过过流断面的体积或重力。前者称体积流量，后者称重力流量。,二、水力学基础知识,平均流速 在单位时间内流体所移动的距离，称为流速 由于黏性的影响，在过流断面上各点的实际流速并不相同，但在工程上都是采用断面上流速的平均值即平均流

13、速来分析和解决流体运动问题的。平均流速是一个假想的流速，即假设过流断面上各点的流速都相等，而按该流速计算出的流量就恰好等于实际流量。而事实上，过流断面上有些点的实际流速比平均流速小，有些点的实际流速比平均流速大。,二、水力学基础知识,元流和总流 过水面积无限小的流束称为元流。许多元流的有限集合体称为总流。有压流与无压流*流体沿流程整个周界都与固体壁面接触，而无自由表面，这种流动称为有压流或压力流。自来水管道中的水流是有压流动。*流体沿流程仅部分周界与固体壁面接触，具有自由表面，与大气相接触，这种流动称为无压流或重力流。例如排水管、明渠与河道中的水流，都是无压流动。,二、水力学基础知识,恒定流与

14、非恒定流流体在运动过程中，其各点的流速和压强不随时间而变化，仅与空间位置有关，这种流动称为恒定流；反之，流体各点的流速和压强不仅与空间位置有关，而且还随时间而变化，这种流动就称为非恒定流。例如当从水箱下部孔口泄水时，不断向水箱充水，保持箱内水位不变，即使泄水量与充水量相等，此时孔口泄流形状、流速和压强均不随时间而变化，这就是恒定流。反之，不向水箱充水，在孔口泄水时，水位是不断下降的，此时泄流形状、流速和压强都随时间变化，这就是非恒定流。,二、水力学基础知识,均匀流与非均匀流 位于同一流线上各质点的流速大小和方向都相同的液流称为均匀流，这就要求液流边界必须是直的，而且过水断面形状大小也都一致；反

15、之，就是非均匀流。在管流中均匀(或非均匀)流和恒定(或非恒定)流相互独立，四种组合中的任何一种都有可能。例如流量不随时间变化时，在直径一致的长、直管段中的管流，是恒定均匀流，在渐扩管中的管流，是恒定非均匀流；当流量随时间而变化时，就分别成为非恒定均匀流和非恒定非均匀流。在明渠流中，因为有自由表面，一般没有非恒定的均匀流，只可能有恒定均匀流，这时液体质点做匀速直线运动。至于非均匀流，则恒定和非恒定都会发生。,二、水力学基础知识,（以下省略）理想液体恒定元流能量方程；实际液体恒定元流能量方程。污废水管渠水力计算公式,三、污水泵房,(一)概述污水泵房在污水处理系统中常被称为污水提升泵房，其作用主要是

16、将上游来水提升至后续处理单元所要求的高度，使其实现重力自流。污水泵房的组成与分类：它的工作特点是它所抽升的水是不干净的，一般含有大量的杂质，而且来水的流量随时都在变化。污水泵房的基本组成包括：机器间、集水池、格栅、辅助间。机器间内设置水泵机组和有关的附属设备,三、污水泵房,泵房分类：按水泵启动前能否自流充水分为自灌式泵房和非自灌式泵房。按泵房的平面形状，可以分为圆形泵房和矩形泵房。按集水池与机器间的组合情况，可分为合建式泵房和分建式泵房。按照控制的方式又可分为人工控制、自动控制和遥控3类。,三、污水泵房,污水泵房的基本类型污水泵房的类型取决于进水管渠的埋设深度、来水流量、水泵机组的型号与台数、

17、水文地质条件以及施工方法等因素。下面就几种典型的污水泵房说明其优缺点及使用条件。合建式圆形污水泵房，装设卧式水泵，自灌式工作。适合中、小型排水量，水泵不超过4台。圆形结构受力条件好便于采用沉井法施工，可降低工程造价，水泵启动方便，易于根据吸水井中水位实现自动操作。缺点是：机器间内机组与附属设备布置较困难。当泵房很深时，上下不便，且电动机容易受潮。由于电动机深入地下，需考虑通风设施，以降低机器间的温度。,三、污水泵房,合建式矩形污水泵房，装设立式泵，自灌式工作。大型泵站用此类型较合适。水泵台数为4台或更多时，采用矩形机器间，在机组、管道和附属设备的布置方面较为方便，启动操作简单，易于实现自动化。

18、电气设备置于上层，不宜受潮，操作管理条件良好。缺点是建造费用高。当土质差，地下水位高时，因不利施工，不宜采用。,三、污水泵房,分建式污水泵房当土质差，地下水位高时，为了减少施工困难和降低工程造价，将集水池与机器间分开修建。为了减小机器问的地下部分深度，应尽量利用水泵吸水能力，以提高机器间标高。分建式泵房的主要优点是，结构上比合建式简单，机器间没有污水渗透和被污水淹没的危险。它的最大缺点是要抽真空启动，为了满足排水泵房来水的不均匀，启动水泵较频繁，给操作带来困难,三、污水泵房,(二)污水泵房的工艺特点 1）水泵的选择 水泵的选择考虑以下各项确定：泵房设计流量的确定 按最高日污水量确定 泵房的扬程

19、 泵的扬程可按下式计算：H=Hss+Hsd+hs+hd(m)式中：Hss吸水地形高度(m)，为集水池内最低水位与水泵轴线之际高差 Hsd压水地形高度(m)，为水泵轴线与输水最高点(压水管出口处)之高差；hs和hd污水通过吸水管路和压水管路中的水头损失(包括沿程损失和局部损失)。,三、污水泵房,由于污水泵房一般扬程较低，局部损失占总是比重较大，所以不可忽略不计。考虑到污水泵在使用过程中因效率下降和管道中阻力增加而增加的能量损失，在确定水泵扬程时，可增大l2m安全扬程。,三、污水泵房,泵的选择 工作泵可以选用总的要求是在满足最大排水量的条件下，减少投资，节约电耗，运行安全可靠，维护管理方便。在可能

20、的条件下，每台水泵的流量最好相当于1/21/3的设计流量，并且以采用同型号水泵为好。这样对设备的购置，设备与配件的备用，安装施工，维护检修都有利。但是从适应流量变化和节约电能考虑，采用大小搭配较为合适。如选用不同型号的两台水泵时，则小泵的出水量不小于大泵出水量的1/3。污水泵房中，一般选用立式离心污水泵，当流量较大时，可选择轴流泵。当泵房不太深时，也可选用卧式离心泵。为了保证泵房的正常工作，需要有备用机组和配件。如果泵房经常工作的水泵不多于四台，且为同一型号，则可只设一套备用机组；超过4台时，除安设一套备用机组外，在仓库中还应存放一套。,三、污水泵房,确定集水池容积 污水泵房集水池的容积与进人

21、泵房的流量变化情况、水泵的型号、台数以及工作制度、泵房操作性质、启动时间等有关。集水池的容积在满足安装格栅和吸水管的要求，保证水泵工作时的水力条件以及能够及时将流入的污水抽走的前提下，应尽量小些。因为缩小集水池的容积，不仅能降低泵房的造价，还可以减轻集水池污水中大量杂物的沉淀和腐化。污水泵房集水池容积是根据工作水泵机组停车时启动备用机组所需的时间来计算的。一般可采用不小于泵房中最大一台水泵5min出水量的体积。,三、污水泵房,机组与管道布置的特点 机组与管道的布置：机组布置的特点；机组布置的特点污水泵房中机组台数，一般不超过34台；而且污水房都是从轴向进水，一侧出水，所以常采用并列的布置形式。

22、机组间距及通道大小，按有关设计规定。为了减小集水池的容积，污水泵机组“开”“停”比较频繁。为此，污水泵常常采取自灌式工作。这时，吸水管上必须装设闸门，以便检修水泵。但是，采取自灌式工作，会使泵房埋深加大，增加造价。,三、污水泵房,管道的布置与设计每台水泵应设置一条单独的吸水管，这不仅改善了水利条件，而且可减少杂质堵塞管道的可能性。吸水管的设计流速一般采用1.01.5m/s最低不得小于0.7m/s，以免管内产生沉淀。吸水管很短时，流速可提高到2.0-2.5 m/s。压水管的流速一般不小于1.5 m/s；但两台获两台以上水泵合用一条压水管而仅一台水泵工作时，其流速也不得小于0.7m/s，以免管内产

23、生沉淀。每台水泵的压水管上均装设闸门。污水泵出口一般不装设止回阀。,三、污水泵房,污水泵房中的辅助设备*格栅；*水位控制器；*计量设备；*引水装置；*反冲洗装置；*排水设备；*采暖与通风设施；*起重设备。,三、污水泵房,格栅 格栅是污水泵房中最主要的辅助设备。格栅一般由一组平行的栅条组成，斜置于泵房集水池的进口处。水位控制器 为适应污水泵房水泵开停频繁的特点，往往采用自动控制机组运行。自动控制机组自动停车的信号，通常是由水位控制器发出的。,三、污水泵房,计量设备 由于污水中含有机械杂质，其计量设备应考虑被堵塞的问题。引水装置 污水泵房一般设计成自灌式，无需引水装置，当水泵为非自灌工作时，采用真

24、空泵或水射器抽气弓l水，也可采用密封水箱注水。当采用真空泵引水时，在真空泵与污水泵之间应设置气水分离箱，以免污水和杂质进入真空泵内。,三、污水泵房,反冲洗装置 污水中所含杂质，往往部分的沉淀在集水坑内，时间长了，腐化发臭，甚至堵塞集水坑，影响水泵的正常吸水。为了松动集水坑内的沉渣，在坑内设置压力冲洗管。定期将沉渣冲起，由水泵抽走。也可在集水池间设置一自来水龙头，作为冲洗水源。,三、污水泵房,排水设备 当水泵为非自灌式时，机器间高于集水池。机器问的污水能自流泄人集水池，可用管道把机器间的集水坑与集水池连接起来，其上装设闸门，排集水坑污水时，将闸门开启，污水排放完毕，即将闸门关闭，以免集水池中的臭

25、气逸人机器间内。当吸水管能形成真空时，也可在水泵吸水口附近(管径最小处)接出一根小管深入集水坑，水泵在低水位工作时，将坑中污水抽走。如机器问污水不能自流入集水池时，则应设排水泵(或手摇泵)将坑中污水抽到集水池。,三、污水泵房,采暖与通风设施 集水池一般不需要采暖设备，因为集水池较深，热量不易散失，且污水温度通常不低于1020。机器间如必须采暖时，一般采用炉，也可采用暖气设施。污水泵房的集水池通常利用通风管道自然通风，在屋顶设置风帽。机器间一般只在屋顶设置风帽，进行自然通风。只有在炎热地区，机组台数较多或功率很大，自然通风不满足要求时，才采用机械通风。起重设备 起重量在0.5t以内时，设置移动三脚架或手动单梁吊车，也有在集水池和机器间的顶板上预留吊钩；起重量在0.52.0t时，设置手动单梁吊车；起重量超过2.0t时，设置手动桥式吊车。,本章完 谢 谢,