气提式污水泵布气装置.doc

精品整理 气提式污水泵布气装置 　　气提式污水泵无水下转动部件，具有结构简单，维护成本低，安全可靠，性能稳定等优点，适用于多种污水提升场所。特别在某些小规模、低扬程、系统复杂的排水工程中采用气提式污水泵，有其独特的优势。气提泵的几何形状简单，但其性能的理论研究却较复杂，国内外学者对气提泵进行了大量研究，发现气提泵性能主要受其几何形状及操作参数影响。其中几何形状主要涉及到布气装置的尺寸和结构形式。因而近年来，国内外对气提泵的研究较多集中在布气装置的结构形式上，研究主要包括了布气孔数量、气孔排列形式、进气方式等因素对气提性能的影响。由于布气装置的设计对气提泵的扬水量和整体性能有着重要影响，因此本文综合前人的研究成果，并结合工程实际所需，对布气装置的布气孔径和进气方式进行研究，提出了气提污水泵布气装置的优化设计方法，以期为工程中布气装置的设计和应用提供参考。 　　一、试验装置及方法 　　1.1 试验装置 　　试验模拟污水提升的工程条件，搭建了大管径气提式污水泵站试验平台，试验装置如图1所示。 　　试验包括供气、提升、储水和测试4个系统。其中供气系统由HC-501S回转式风机1、风包2、PVC进气软管6和布气装置8组成。提升系统主要有扬水管9、下降管10和潜水泵11；试验扬水管采用亚克力透明圆管;储水系统用于存储和平衡水量，主要由储水筒7、平衡水箱12和贮水罐17组成；测试系统采用了气压表4、涡街流量计5，电磁流量计15，用于测试气压、气量和水量。 　　2.2 试验方法 　　试验方法：选定扬水管管径、扬水管长度(简称管长)、淹没比(m=淹没深度/管长)等试验参数的取值，取值范围见表1。扬水管底部安装不同的布气装置，连续通入不同体积流量的压缩空气(简称通气量)，试验通过风量调节阀3控制通气量大小，并按3~5m3/h的增量从小到大递增，同时由涡街流量计5测试每组通气量。通过电磁流量计15测试每组通气量对应的气提液体的体积流量(简称扬水量)。 　　试验过程：将扬水管9下端插入具有一定深度的被提升液体(清水或污水)储水筒7内，通过调节扬水管水下淹没深度来改变淹没比。回转式风机1输出的压缩空气进入风包2整流，风量调节阀3调节通气量稳定，由气压表4测定气压值，由涡街流量计5测试通气量，压缩空气由进气管6进入布气装置8，穿过其布气小孔注入扬水管内形成气水混合液，在扬水管内外密度差的作用下，混合液上升至扬水管顶部流出，落入下降管10进行气水分离，分离后的液体(清水或污水)进入平衡水箱12，经潜水泵11提升至贮水罐，以形成循环；调节潜水泵出口闸阀14达到平衡水箱内水位稳定，通过出水管13上电磁流量计15测定出水量，作为气提扬水量。 　　二、试验结果及分析 　　2.1 布气孔径的影响 　　为研究布气孔径对气提性能的影响，设计制作了3种不同布气孔径的布气头部。根据前人研究发现，气提泵在试验条件下适宜的气泡直径为1~4mm，故设计布气孔为圆形小孔，直径分别为1.5，3.0，4.0mm3种规格。布气头选用DN50的不锈钢管制作，其顶端用不锈钢板焊接封堵，其顶端面和侧面均匀开设等径布气小圆孔，其下端连接通气管道。布气孔总数保证最小布气速度不大于10m/s；实测通气量和布气速度范围见表2，布气头实物如图2所示。 　　在扬水管底部喇叭口内分别安装3种孔径的布气头，测试其提升清水的扬水量。扬水管管径DN100，管长5.5m，淹没比m=0.6时，测试通气量与扬水量数据，根据不同布气头的实测数据组绘制通气量-扬水量变化曲线如图3所示。 　　分析图3变化曲线和测试数据发现：气提泵采用3种孔径布气头时，由于其工作原理相同，3种布气头的扬水量曲线变化规律一致，即随着通气量的增加，扬水量先快速上升达到峰值，后趋于平稳。但采用3种孔径布气头的提升效果却有所不同：在相同条件下，随着布气孔径的增大，最大扬水量逐渐增加，通气量-扬水量曲线依次上移。分析原因：一方面，布气孔径越小，形成气泡体积越小，小气泡在低气压下上升时有合并成大气塞的趋势，大气塞占据了扬水管截面面积，阻碍了水的流动。相反，布气孔径增大，形成的气泡体积增大，气泡浮力作用明显，升水量增大。另一方面，通气量一定，气孔总面积较小时，布气速度大，气泡运动速度较快，气液滑移速度增大，气泡的运输能力较低；反之，进气速度降低，气液滑移速度降低，气泡的携带能力增大，提升水量增加。因而在图3中，通气量相同时，布气头孔径增大扬水量有所上升。表明适当增大布气头孔径和降低布气速度，有利于提高气提泵的扬水能力；由试验结果对比可知布气孔径4mm的提升效果较优。 　　2.2 布气方式的影响 　　目前，布气装置的安装方式主要有以下2种：(1)直接将布气头部放置于扬水管内，这种方式适合扬水管管径较大的情况，扬水管管径较小时，布气头很难放入；(2)在扬水管底