在城市污水處理廠，鼓風(fēng)曝氣所占的能耗占到總能耗的一半左右，選擇合適的曝氣風(fēng)機(jī)在節(jié)約運(yùn)行成本中占著至關(guān)重要的作用。

1曝氣用鼓風(fēng)機(jī)分類

好氧池曝氣常用的風(fēng)機(jī)有四類：羅茨鼓風(fēng)機(jī)、多級離心風(fēng)機(jī)、單級高速離心風(fēng)機(jī)和磁(空氣)懸浮風(fēng)機(jī)。

2鼓風(fēng)機(jī)介紹

1、羅茨鼓風(fēng)機(jī)

羅茨鼓風(fēng)機(jī)目前多為三葉型，每轉(zhuǎn)動一圈由兩組三葉型葉輪完成3次吸、排氣。結(jié)構(gòu)簡單，性能穩(wěn)定。羅茨鼓風(fēng)機(jī)屬于容積式風(fēng)機(jī)，其特點(diǎn)是在最高設(shè)計壓力范圍內(nèi)，管網(wǎng)阻力變化時，流量變化很小。羅茨風(fēng)機(jī)的性能曲線如下：

從性能曲線可知，羅茨風(fēng)機(jī)風(fēng)量受壓力變化影響小。當(dāng)曝氣池液位變化時，鼓風(fēng)量基本不變。

風(fēng)量調(diào)節(jié)：羅茨風(fēng)機(jī)風(fēng)量受轉(zhuǎn)速控制，風(fēng)量調(diào)整可通過變頻調(diào)速進(jìn)行，變頻后風(fēng)壓可以維持。

2、多級離心風(fēng)機(jī)

離心鼓風(fēng)機(jī)是電機(jī)帶動風(fēng)機(jī)葉輪旋轉(zhuǎn)，使葉片之間的氣體在離心力的作用下甩出，外界氣體通過葉輪中間形成的負(fù)壓吸入，達(dá)到連續(xù)鼓風(fēng)的目的。在常規(guī)轉(zhuǎn)速下單級離心升壓有限，采用多級串接的方式可達(dá)到升壓要求，稱為多級離心風(fēng)機(jī)。多級離心風(fēng)機(jī)典型的性能曲線如下：

從性能曲線可知，多級離心風(fēng)機(jī)隨風(fēng)壓變化流量變化較大。當(dāng)曝氣池液位變化時，鼓風(fēng)量會有變化。

風(fēng)量調(diào)節(jié)：多級離心風(fēng)機(jī)風(fēng)量調(diào)節(jié)可通過變頻進(jìn)行，變頻后風(fēng)壓會相應(yīng)降低，變頻范圍受到一定限制。

3、單級高速離心風(fēng)機(jī)

單級高速離心風(fēng)機(jī)指提高風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速，通過單級離心即可達(dá)到工藝的升壓要求。單級高速離心風(fēng)機(jī)風(fēng)量大、效率高，對制造水平要求較高。單級高速離心風(fēng)機(jī)的性能曲線如下：

從性能曲線可知，單級高速離心風(fēng)機(jī)隨風(fēng)壓變化流量變化非常大。當(dāng)曝氣池液位發(fā)生變化時，鼓風(fēng)量變化會較大。

風(fēng)量調(diào)節(jié)：單級高速離心風(fēng)機(jī)可通過進(jìn)口導(dǎo)葉調(diào)整，風(fēng)量調(diào)整時不影響風(fēng)壓，同時可以降低風(fēng)機(jī)軸功率，達(dá)到節(jié)能效果。由于變頻調(diào)節(jié)時，風(fēng)壓下降幅度會較大，可能會無法滿足工藝要求，單級高速離心風(fēng)機(jī)一般不用變頻調(diào)節(jié)風(fēng)量。

4、磁(空氣)懸浮風(fēng)機(jī)

磁(空氣)懸浮離心風(fēng)機(jī)是通過磁或空氣的作用，使轉(zhuǎn)動軸形成懸浮狀態(tài)，摩擦阻力小，效率高，也可以通過進(jìn)口導(dǎo)葉調(diào)整風(fēng)量。懸浮離心風(fēng)機(jī)由于摩擦力小，風(fēng)機(jī)效率會更高。

磁(空氣)懸浮風(fēng)機(jī)葉輪也為單級高速類型，性能曲線與單級高速離心風(fēng)機(jī)類似。

3性能比較

不同的曝氣風(fēng)機(jī)有著不同的適用范圍，羅茨風(fēng)機(jī)、多級離心風(fēng)機(jī)和單級高速離心風(fēng)機(jī)各自的流量范圍也有較大的差異，羅茨風(fēng)機(jī)在小流量范圍，多級離心中流量范圍，單級高速離心風(fēng)機(jī)在高流量范圍。羅茨風(fēng)機(jī)：1~100m3/min;多級離心風(fēng)機(jī)：20~400m3/min;單級高速離心風(fēng)機(jī)：40~1000m3/min。

三種風(fēng)機(jī)的流量與功率的比較見下圖。

從上圖中可知，在風(fēng)機(jī)的效率方面單級高速離心風(fēng)機(jī)最高，多級離心風(fēng)機(jī)其次，羅茨風(fēng)機(jī)最低。同樣的供風(fēng)量，羅茨風(fēng)機(jī)能耗最高，單級高速離心風(fēng)機(jī)能耗最低。

從設(shè)備采購成本看，羅茨風(fēng)機(jī)成本最低，多級離心風(fēng)機(jī)居中，單級高速離心風(fēng)機(jī)最高。綜合考慮能耗、設(shè)備采購及運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用等因素，三種風(fēng)機(jī)的流量與單位綜合成本比較見下圖。

其中，羅茨風(fēng)機(jī)由于能耗較高，單位流量綜合成本高于多級離心和單級高速離心風(fēng)機(jī)。在100m3/min以上的流量時，由于單級高速離心風(fēng)機(jī)具有更高的運(yùn)行效率，綜合成本優(yōu)于多級離心風(fēng)機(jī)。

在小流量范圍內(nèi)羅茨鼓風(fēng)機(jī)具有價格優(yōu)勢，在中流量范圍內(nèi)，多級離心風(fēng)機(jī)性價比較好，高流量時，單級高速離心風(fēng)機(jī)綜合成本最低。在實(shí)際選型中還要考慮流量調(diào)節(jié)的需求、安裝條件以及運(yùn)行維護(hù)方便性等因素。

磁(空氣)懸浮風(fēng)機(jī)相對于其他三種鼓風(fēng)機(jī)，效率更高，更節(jié)能，而且噪音很低，但是成本最高，維護(hù)復(fù)雜，目前應(yīng)用于現(xiàn)場環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)要求高，舍得花成本的企業(yè)。一般的污水處理廠承擔(dān)不起，隨著磁(空氣)懸浮風(fēng)機(jī)的國產(chǎn)化，以后成本會越來越親和!

4曝氣鼓風(fēng)機(jī)選型中需要注意的幾個問題

1、按實(shí)際情況計算參數(shù)

在污水廠鼓風(fēng)機(jī)選型時，風(fēng)機(jī)廠家產(chǎn)品樣本上給出的均是標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)氣狀態(tài)下的性能參數(shù)，然而風(fēng)機(jī)在實(shí)際使用中并非標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)，當(dāng)鼓風(fēng)機(jī)的環(huán)境工況如溫度、大氣壓力以及海拔高度等不同時，風(fēng)機(jī)的性能也將發(fā)生變化，設(shè)計選型時就不能直接使用產(chǎn)品樣本上的性能參數(shù)，而需要根據(jù)實(shí)際使用狀態(tài)將風(fēng)機(jī)的性能要求，換算成標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)氣狀態(tài)下的風(fēng)機(jī)參數(shù)來選型。

2、出口壓力影響因素的分析

容積式鼓風(fēng)機(jī)排氣壓力的高低并不取決于風(fēng)機(jī)本身，而是氣體由鼓風(fēng)機(jī)排出后裝置的情況，即所謂“背壓”決定的， 曝氣鼓風(fēng)機(jī)具有強(qiáng)制輸氣的特點(diǎn)。

鼓風(fēng)機(jī)銘牌上標(biāo)出的排氣壓力是風(fēng)機(jī)的額定排氣壓力。實(shí)際上，鼓風(fēng)機(jī)可以在低于額定排氣壓力的任意壓力下工作，而且只要強(qiáng)度和排氣溫度允許，也可以超過額定排氣壓力工作。

對于污水處理廠而言，排氣系統(tǒng)所產(chǎn)生的絕對壓力(背壓)為管路系統(tǒng)的壓力損失值、曝氣池水深和環(huán)境大氣壓力之和。若由于某種原因，如曝氣頭或管路堵塞，使管路系統(tǒng)的壓力損失增加，背壓也會升高，于是鼓風(fēng)機(jī)的壓力也就相應(yīng)升高;又若曝氣頭破裂或管路泄漏等原因，管路系統(tǒng)的壓力損失則會減少，背壓便不斷降低，鼓風(fēng)機(jī)的壓力也隨之降低。

綜上所述，確定曝氣鼓風(fēng)機(jī)壓力時，只需要鼓風(fēng)機(jī)在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下所能達(dá)到的絕對壓力等于使用狀態(tài)下的大氣壓力、曝氣池水深和管路損失之和。

3、鼓風(fēng)機(jī)空氣流量因素

在計算污水處理的需氧量時，其結(jié)果為標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下所需氧的質(zhì)量流量qm(kg/min) ，再將其換算成標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下所需空氣的容積流量qv1(m3/min) ，如果鼓風(fēng)機(jī)的使用狀態(tài)不是標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)，例如在高原地區(qū)使用，則空氣密度、含濕量會發(fā)生變化，鼓風(fēng)機(jī)所供應(yīng)的空氣容積流量與標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)是相同的，而所供空氣的質(zhì)量流量將減少，有可能導(dǎo)致供氧量不足。

因此，必須計算出能供應(yīng)相同質(zhì)量流量的容積流量，即換算流量qv2。在高原地區(qū)使用時，環(huán)境大氣壓力也會發(fā)生變化，壓力比相應(yīng)升高，那么，羅茨鼓風(fēng)機(jī)的泄漏流量qvb則會增大，這將導(dǎo)致鼓風(fēng)機(jī)所供應(yīng)的空氣容積流量減少，也可能造成供氧量不足。

因此，設(shè)計時必須考慮使用條件發(fā)生變化時各種因素的影響，以保證風(fēng)機(jī)所供應(yīng)的實(shí)際空氣流量能夠滿足使用要求，并需計算出換算流量qv2和泄漏流量qvb2。

4、注意冬季和夏季的區(qū)別

鼓風(fēng)機(jī)選型應(yīng)關(guān)注鼓風(fēng)機(jī)供氣流量的變化規(guī)律對于同一臺鼓風(fēng)機(jī)，在冬季和夏季，其容積流量是不會發(fā)生變化的，但因空氣密度的不同質(zhì)量流量會發(fā)生變化，也就是說供氧量會有所不同。

鼓風(fēng)機(jī)在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)與使用狀態(tài)下的容積流量是不變的，但因?yàn)榭諝饷芏?ρ)、含濕量(ds) 等發(fā)生了變化，導(dǎo)致鼓風(fēng)機(jī)輸送至曝氣池的供氧量( FOR) 在冬季溫度降低時增加、夏季溫度升高時降低。例如，某一污水處理廠，選用上述計算例題中的羅茨鼓風(fēng)機(jī)，根據(jù)環(huán)境溫度變化，計算出鼓風(fēng)機(jī)的實(shí)際供氧量(FOR)，其一年的變化規(guī)律在實(shí)際運(yùn)行過程中，由于進(jìn)水量、水質(zhì)、水溫等參數(shù)的變化，系統(tǒng)需氧量(SOR)也會發(fā)生變化在夏季，水溫較高，曝氣池需氧量(SOR)增大，但鼓風(fēng)機(jī)的供氧量(FOR)在減少，這是設(shè)計時考慮需氧量的最不利工況點(diǎn)，此時，供氧量、需氧量基本相當(dāng);在冬季，水溫降低，曝氣池需氧量(SOR)減少，但鼓風(fēng)機(jī)的供氧量(FOR)增大，此時，供氧量較需氧量大出許多。這是由于冬季氣溫降低，空氣密度增加，那么風(fēng)機(jī)所供給的干空氣的質(zhì)量流量較標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)大幅度增加，從而引起供氧量增加，從運(yùn)行的實(shí)際測量情況來看，每年冬季曝氣池的溶解氧較夏季會高出1～3mg/L。

因此，在生產(chǎn)運(yùn)行過程中，需要針對這種變化對設(shè)備進(jìn)行及時的調(diào)整，使鼓風(fēng)機(jī)的充氧能力與實(shí)際運(yùn)行中的需氧量相適應(yīng)。對于羅茨鼓風(fēng)機(jī)來說，使用變頻器，通過改變風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速來調(diào)整供風(fēng)量是很經(jīng)濟(jì)實(shí)用的。結(jié)論同一臺鼓風(fēng)機(jī)在不同的使用條件下，其性能的變化非常大，所以必須通過嚴(yán)謹(jǐn)?shù)挠嬎氵M(jìn)行選型，否則有可能導(dǎo)致生化系統(tǒng)的供氧不足;另外，在冬季和夏季由于空氣密度發(fā)生了變化，鼓風(fēng)機(jī)所供應(yīng)氧氣的質(zhì)量流量變化很大，冬季供氧量大大超過了需氧量，所以，應(yīng)采取變頻調(diào)速等措施使生化系統(tǒng)的溶解氧濃度保持穩(wěn)定。