Лекция 11. Перекачка сточных вод

Центробежные лопастные насосы, предназначенные для перекачки сточных вод, должны удовлетворять особым требованиям, обусловленным составом сточной жидкости, содержащей большое количество крупных и мелких отбросов, а также песок.

Состав сточной жидкости обусловливает некоторые конструктивные особенности динамических насосов: рабочее колесо закрытого типа значительно шире и имеет меньшее количество лопаток, чем у насосов, перекачивающих воду для водоснабжения городов; лопаткам придается более обтекаемая форма и на входном патрубке имеются люки – ревизии, через которые можно произвести очистку колеса и корпуса в случае засорения отбросами; в зону сальникового устройства подается чистая вода из технического водопровода под напором, превышающим напор насоса на 10...20 м; внутренняя полость корпуса защищена сменными дисками.

Динамические насосы для сточной жидкости подразделяются на центробежные (СД) и свободновихревые (СДС). Предназначены для перекачки хозяйственно-бытовых и производственных сточных вод и других неагрессивных жидкостей с pH = 6...8,5, плотностью 1050 кг/м3, температурой до 80 °С и ОГЛАВЛЕНИЕм абразивных частиц по объему не более 1%, размером до 5 мм. Их выпускают с подачей 1,9...300 л/с при напоре 5,5...100 м и КПД 45...83%. По расположению вала насосы могут быть горизонтальными (Г); вертикальными (В); полупогружными (П). Насосы изготовляют с сальниковым или торцевым (Т) уплотнением вала и без уплотнения; одно- и двухступенчатыми. Насосы типа СДС – горизонтальные, с сальниковым уплотнением вала одноступенчатые.

Корпус центробежного насоса имеет спиральный отвод упрощенной формы без выступающих частей. Проточные каналы насоса выполняют более широкими по сравнению с насосами для систем водоснабжения. Обтекаемая поверхность рабочего колеса позволяет устанавливать его заподлицо с поверхностью спирального канала.

Рабочее колесо одностороннего входа закрытого типа имеет от двух до пяти лопаток обтекаемой формы. Благодаря уширению колеса и малому числу лопаток образуются межлопастные каналы значительных размеров, через которые можно пропускать жидкость с крупными механическими примесями.

Помимо вышеперечисленных выпускают насосы-дробилки горизонтальные (рис. 11.1). Их применяют для перекачки хозяйственно-бытовых и промышленных сточных вод, осадков из первичных отстойников с общей концентрацией отбросов не более 4 кг/м3 плотностью до 1050 кг/м3.

Насос-дробилка представляет собой динамический насос для перекачки сточной жидкости со встроенным дробящим устройством (рис. 11.2), состоящим из вращающейся втулки с окнами шириной 16 мм на боковой поверхности и неподвижного резца. Зазор между внутренней поверхностью втулки и резцом регулируется специальными винтами и составляет 0,05...0,1 мм. Втулку устанавливают в зоне входного отверстия рабочего колеса насоса и закрепляют двумя болтами. Входные окна имеют острые кромки. Резец закреплен в пазу всасывающего патрубка, острая кромка его сориентирована против вращения рабочего колеса.

Рис. 11.1. Насос-дробилка:

1 – люк для установки резцов; 2 – корпус насоса; 3 – электродвигатель

Рис. 11.2. Рабочее колесо насоса-дробилки:

1 – лопасть; 2 – передний диск рабочего колеса; 3 – шпильки для крепления втулки к рабочему колесу; 4 – окно; 5 – втулка; 6 – задний диск рабочего колеса; 7 – вал

Дробление крупных включений происходит между острыми кромками окон втулки и резца.

При применении насоса-дробилки на канализационной насосной станции водоотведения (КНС) отпадает необходимость в установке решеток, конвейеров, сортировочного стола, дробилок, подъемных механизмов.

Для перекачки хозяйственно-бытовых и промышленных стоков используют погружные насосы марок ПФ (рис. 11.3) и насосы ряда зарубежных производителей повышенной производительности. Эти насосы представляют собой моноблочный агрегат, состоящий из герметизированного встроенного электродвигателя и насоса.

Агрегат (рис. 11.4) в зависимости от исполнения состоит из погружного электродвигателя; гидравлической части; системы защит электродвигателя. Защита электродвигателя выполняется по классу IP68 с использованием внешних и внутренних торцевых уплотнений, препятствующих проникновению воды внутрь агрегата. Так же защищается от протечек кабельный ввод. Система защит агрегата выполняется внедрением в конструкцию двигателя датчиков, термозащит двигателя, течи воды в статорный отсек и клеммную коробку, масляную камеру.

Для эффективной работы агрегатов внутри насосных станций комплект оборудования, как правило, включает щиты управления и датчики уровня воды для приемных резервуаров.

Погружные агрегаты изготовляют в "мокром" или "сухом" исполнении для размещения соответственно в затопленных приемных резервуарах или в машинном

Рис. 11.3. Насос ПФ2 400/650 "Иртыш":

1 – насос с погружным электродвигателем; 2 – посадочно-захватный крюк; 3 – направляющая; 4 – присоединительный фланец; 5 – напорный патрубок

зале на фундаментах. Последнее исполнение существенно повышает надежность работы насосных станций водоотведения в целом, поскольку в аварийных случаях затопления машинных залов погружные насосы продолжают нормально работать. "Мокрое" исполнение агрегатов внутри типовых насосных станций содержит напорный патрубок с быстроразъемным соединением, что позволяет извлекать насос оперативно, поскольку насос к напорному патрубку не закрепляется болтовым соединением. Насос закрепляется на напорном патрубке с помощью крюкового зацепа, а его извлечение (установка) выполняется по направляющим с достаточной точностью.

Рис. 11.4. Основные элементы конструкции погружного насосного агрегата:

1 – напорный патрубок; 2 – быстроразъемное соединение; 3 – направляющие; 4 – крышка улитки; 5 – улитка насоса; 6 – рабочее колесо; 7 – подшипники (оборудуются термоконтактами); 8 – крышка двигателя; 9 – датчик протечек в клеммную коробку; 10 – вал; 11 – ротор; 12 – статор (с встроенными термоконтактами); 13 – кожух рубашки охлаждения; 14 – корпус двигателя; 15 – датчик протечек в масляную камеру; 16 – механические уплотнения (внешнее и внутреннее); 17 – масляная камера; 18 – щелевое уплотнение; 19 – всасывающий фильтр

Рис. 11.5. Шнековый насос:

1 – опорный подшипник; 2 – канал; 3 – шнек; 4 – электродвигатель

Применение погружных насосов позволяет сократить объемы строительства, так как приемное и машинное отделения совмещаются. При "мокрой" установке насосов исключаются расходы на системы отопления, вентиляции, подачу технической воды, что дает экономию 30...60% инвестиционных средств. Другое важное преимущество погружных насосов – применение воды в качестве охлаждающего агента. Благодаря высокой теплоемкости воды охлаждение происходит более интенсивно, позволяя использовать насос при высоких нагрузках.

Погружной насос совмещен с электродвигателем в компактный агрегат с максимально коротким единым валом. Благодаря этому энергия передается от ротора к рабочему колесу с минимальными потерями. Несоосность и соответственно вибрация, шум, воздействие на подшипники и механические уплотнения также минимизированы.

При подъеме жидкости на высоту 3...6 м и при последующем отводе вод по самотечному трубопроводу применяют шнековые насосы (рис. 11.5).