创新流体技术与村镇污水处理应用的探讨

11月26日~27日，以“攻坚水污染防治，加快水生态修复”为主题的第十四届中国城镇水务发展国际研讨会与新技术设备博览在苏州盛大举办。
　　大会由中国城市科学研究会、中国城市科学研究会水环境与水生态分会、国际水协中国委员会、江苏省住房和城乡建设厅、苏州市人民政府联合主办，大会得到住房和城乡建设部、生态环境部、江苏省人民政府和国际水协(IWA)的大力支持。
　　30场专题分论坛中，汇聚了300多位国内外城镇水务与水环境综合治理领域的权威专家，围绕城镇水务发展改革、海绵城市建设、城市智慧水务建设运行、黑臭水体整治、村镇生活污水治理等专题深入探讨和交流，全面解读当前水污染防治攻坚和水生态修复中遇到的重点难点问题。
　　村镇污水处理&流体装备应用
　　“村镇污水主要由生活污水和农业废水组成。这些污水严重影响广大人民群众的生活质量和工作环境，必须要进行处理。”中国水利企业协会流体装备分会会长、中国计量大学流体装备与检测技术研究所所长牟介刚教授如是说。
牟介刚教授　　牟介刚教授是在11月27日上午“村镇生活污水处理设施建设与创造”分论坛上，发表题为《创新流体技术与村镇污水处理应用的探讨》的主题报告时作出以上表述的。他指出，在处理污水时，为减小污水排放量及其复杂程度，应符合国家的相关环保政策和推荐的方法措施，对发展农村清洁新能源、保护人居环境、促进农村经济社会的可持续发展等具有重要的意义。
　　作为流体装备领域的行业专家，历经数十年的研究和实践，牟介刚教授对于流体装备技术的发展与应用颇具发言权。在他看来，污水处理过程的主体要素是水，离开流体机械污水是不能流动的，因此污水处理与流体机械是紧密相连的。不同的污水处理工艺流程，采用不同的处理装置和设备。各种不同型式的泵类产品广泛应用在不同污水处理工艺流程的组成单元中。
　　在发言中，牟介刚教授提供了一组数据：目前为止，据泵行业组织统计，2018年国内需求量与出口量共计为2500~2600亿元人民币，我国每年发电量的18%-21%用于泵类产品，全国泵企业数量为14000~15000余家。
　　而且伴随行业发展，泵产品的应用越来越细化，比如大型轴流泵、超临界锅炉给水泵、油气混输泵、大型隔膜泵为大型工程用泵；斜流泵、脱硫泵、锅炉给水泵在电力工业中广泛应用；石油化工中常用到的是单级单吸化工泵、多级离心油泵、多级耐腐蚀泵、磁力泵等；多级煤炭用泵中开泵、单级单吸清水泵常用于煤炭工业；立式多级泵、双联单级离心泵、中开泵、立式管道泵多用于市政建设……
　　牟介刚教授介绍，污水处理工程中应用最多的泵类是潜水污水泵；其次是清水离心泵 ，排在其后是潜水泵和螺杆泵、污水泵、旋流泵、螺旋泵、潜污轴流泵、柱塞泵；最后是污水混流泵、射流泵、管道泵和计量泵等。
　　五大污水处理流体机械创新技术
　　现阶段，我国污水处理流体机械创新技术主要体现在5大方面，分别是系统集成技术、智能控制技术、生物仿生技术、无堵塞/节能技术新材料技术。针对5方面技术创新，牟介刚教授作了详细阐述：
　　系统集成技术
　　系统集成( system integration)通常是指将软件、硬件与通信技术组合起来为用户解决信息处理问题的业务，集成的各个分离部分原本就是一个个独立的系统，集成后的整体的各部分之间能彼此有机地和协调地工作，以发挥整体效益，达到整体优化的目的。例如：恒压供水设备的控制部分。
　　产品结构的系统集成，是最优化的综合统筹产品结构设计，不同的独立产品的集成，以及不同厂家产品选型，搭配的集成，集成所要达到的目标-整体性能最优，即所有部件和成分合在一起后不但能工作，而且全系统是低成本的、高效率的、性能匀称的、可扩充性和可维护的系统。例如：主体产品加辅助系统、机械产品加控制部分、一体化泵站。
　　智能控制技术
　　智能控制主要是利用计算机来对人类智能进行模拟，在无人干预的条件下，对智能机器进行驱动，完成比较复杂的控制任务，智能控制的工作重心在于高层控制，完成多样性的目标。智能控制是对传统控制理论的进一步延伸，在传统控制基础上发展出的更高效的控制技术。
　　智能控制系统会通过分布式及开放式的结构，系统综合的对信息进行处理，达到系统某些方面高度自治的要求，使系统能够做到全局优化。目前为止市场上的大多数产品都不是智能产品。例如：智能泵产品、智能检测系统、智能泵站等等。
　　生物仿生技术
　　仿生学顾名思义就是通过研究生物对象和系统的结构特征以及相应的组织结构，通过能量转换来提取重要信息。并将提取的信息和知识应用于现代工业制造、高精尖行业、建筑、科技、医学等多个学科的一门综合学科。通过对生物固有的结构特征的提取、研究，进行相应模仿学习，并重建生物系统的结构、功能并应用到人类领域，实现对自然环境的适应和改变，创造经济和社会价值。
　　生物仿生技术是模仿自然界生物的结构、形态、行为、原理、功能、体内的物理和化学过程、能量的供给、记忆与传递等特殊本领，为科学技术和工程中利用这些原理提供新的设计思想、工作原理、系统架构的技术。
　　例如：利用鳄鱼的外观表面结构、虾爬子的表面结构的减阻原理，应用与流体机械产品中，既可以减少阻力提高效率，又可以提高抗磨损能力。
　　无堵塞、节能技术
　　在借鉴国外先进经验的基础上，在国内首次对污水污物潜水电泵进行了较为系统的研究，根据对国内外无堵塞泵整体结构的分析 ，目前常用的有潜水式无堵塞泵 、立式无堵塞泵和卧式无堵塞泵等。而无论是何种结构形式的无堵塞泵，要想实现无堵塞性能，关键在于叶轮的结构型式。高效无堵塞泵叶轮的主要结构型式双流道叶轮。流道式叶轮又称无叶片叶轮，并可分为单流道叶轮和双流道叶轮两种。
　　从叶轮进口至出口分别是一个或两个弯曲的流道 ，适合于输送大颗粒或含长纤维物质的液体，它的抗缠绕 、无堵塞性能在几种无堵塞叶轮中为最佳，泵的效率较高，功率曲线较平坦，耐磨损性也较好。尤其对于双流道式叶轮，平衡性好， 运行平稳 、可靠 ，适合于较大流量和较高扬程。例如：无堵塞自吸排污泵。
　　新材料技术
　　流体机械输送的介质种类是非常多的，介质的性质也是不同的，介质不同应用的材料就不同的，因此材料对流体机械来说是非常重要的。有些泵产品很容易造成极大的冲刷腐蚀空蚀及磨损。
　　例如：渣浆泵，煤炭冶金部门主要采用水力输送矿浆(煤浆) 浆体浓度较大，使用的泵腐蚀磨损严重，有些在矿山使用的渣浆泵因过流部件的穿洞变形或其它形式的结构失效，一星期左右就报废被称为星期。火力发电厂的煤浆输送和灰渣排放等都存在液--固两相流冲蚀磨损问题。
　　创新污水泵产品
　　在创新技术的基础之上，必然会有一系列创新的产品。牟介刚教授对创新污水泵产品介绍同样作了深入介绍。
　　一体化泵站：主要应用在城镇污水、河道截污，低洼地带、桥涵积水、小区地势低处的雨水排放，景观水补水、循环、灌溉。
　　智能泵站：利用智能技术，在无人干预的条件下，对泵站进行监测、控制，完成比较复杂的工作任务，智能控制的工作重心在于高层控制，完成多样性的目标。
　　智能泵类产品：利用智能技术，在无人干预的条件下，对单个泵产品进行监测、控制，完成比较复杂的工作任务，目前为止在规模比较小的产品中应用较多。
　　特殊结构泵类产品：根据实际应用工作条件的需要，研制一些特殊结构的产品，理想地满足恶劣的使用工况。例如：利用仿生原理制造的渣浆泵，泵体结构如图。
　　具有切割功能泵类产品：为了提高排污泵的输送过流能力，增加了产品的切割功能，显著提升产品使用功效，扩大产品的使用范围。
　　高效无堵塞自吸泵类产品：采用特殊结构的离心泵叶轮，对产品的水力部分进行优化设计，提升产品节能效果和自吸性能。
　　高效高速泵类产品：为了提升产品的节能效果、降低成本，提高产品的转速，一般在3000-6000转/分范围内，效果明显。此种设计方法需要注意产品的汽蚀性能的需求。
　　应急处理永磁电机泵类产品：轻便小巧、组合灵活、使用简便、适用于城区积水、郊区积水、地铁、地下空间、下立交、深基坑、管网抢修等环境特殊的救援抢险工作 。
　　国内外产品制造商
　　最后，牟介刚教授对国外主要泵公司、国内主要泵公司以及一体化泵站主要泵公司进行了分享：