關(guān)于提升我國環(huán)保裝備技術(shù)水平的建議

張鑫珩

(江蘇新天地環(huán)保工程裝備技術(shù)有限公司，江蘇 泰州 225300)

關(guān)于提升我國環(huán)保裝備技術(shù)水平的建議

張鑫珩

(江蘇新天地環(huán)保工程裝備技術(shù)有限公司，江蘇 泰州 225300)

從加強基礎(chǔ)教育、提高產(chǎn)品標準及規(guī)范招投標市場等方面闡述了目前大多環(huán)保裝備在技術(shù)含量上得不到升華的原因；介紹了一種擁有自主知識產(chǎn)權(quán)、節(jié)能、降耗、增效的新型倒傘曝氣機；為節(jié)能、增效、減排、推動和優(yōu)化發(fā)展我國環(huán)保裝備產(chǎn)業(yè)提出了相關(guān)建議。

環(huán)保裝備;節(jié)能降耗;能效比;產(chǎn)品標準

據(jù)有關(guān)資料統(tǒng)計，截至2008年10月，全國城市、縣及部分重點建制鎮(zhèn)共建成污水處理廠1459座，日處理能力8553萬噸，分別比“十五”末期增加60.5%和42.6%。2008 年1-10月，全國已投入運行的城鎮(zhèn)污水處理廠累計處理污水達190億噸，運行負荷率達到76%，同比分別增長了約21%和3%。

從這組數(shù)字不難看出，我國城市污水處理產(chǎn)業(yè)得到了前所未有的蓬勃發(fā)展，初步遏止了我國水環(huán)境嚴重污染的局面。然而，在這一成績的背后卻還隱藏著一個不爭的事實：這些污水處理設(shè)備中的90%依靠進口。

國家一直倡導并要求企業(yè)對國外引進產(chǎn)品在進行消化吸收的同時必須進行技術(shù)創(chuàng)新，形成具有自主的知識產(chǎn)權(quán)。事實上國外引進的產(chǎn)品也存在良莠不齊的情況，特別是能耗與能效比方面，有的還不及國內(nèi)自主創(chuàng)新的產(chǎn)品。因此，在肯定進口設(shè)備帶來積極影響的同時也應(yīng)該認識到，不分良莠地從國外引進城市污水處理工藝和設(shè)備，對國內(nèi)環(huán)保設(shè)備產(chǎn)業(yè)的發(fā)展不利。為了提升我國環(huán)保裝備水平，推廣應(yīng)用自主創(chuàng)新、高效率、低能耗、經(jīng)久耐用的環(huán)保產(chǎn)品，促進我國環(huán)保產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，提出以下建議。

（1）不要盲目迷信國外產(chǎn)品

國外的某些環(huán)保產(chǎn)品在選材和制造工藝上確實比國產(chǎn)設(shè)備要講究一些，性能方面也比國產(chǎn)設(shè)備強一些，但卻未必節(jié)能。

為了說明問題，本文將外資品牌的額定功率與國內(nèi)自主創(chuàng)新研發(fā)的同類產(chǎn)品相比較：以國外某公司生產(chǎn)的4670型潛水攪拌器為例，其銘牌上注明的額定功率為13kW，額定電流為44A，起動電流為117A，運行時線電流在42A以上，但實際電耗竟高達近27kW；國內(nèi)某大型污水處理廠選用外國某公司產(chǎn)的休柏特型φ3.75m倒傘型曝氣機，配套電機為雙速132～160kW，額定電流250～284A，75%運行狀態(tài)時線電流高達200～265A，實際充氧量僅有240～260kg/h（計算數(shù)據(jù)），電耗高達近160kW?h。而國產(chǎn)的新型高效復合葉輪曝氣機在同等條件下運行時線電流僅為196～200A，電耗＜104kW?h，而充氧量高達350kg/h。從理論上講，其動力效率分別比現(xiàn)有的兩個行業(yè)技術(shù)標準高出67%和86%。

為了進一步說明問題，還可將引進的潛水攪拌機和國產(chǎn)大型倒傘曝氣機與國內(nèi)自主創(chuàng)新研發(fā)的同類產(chǎn)品相比較：1998年日處理能力為6萬m3的上海桃浦污水處理廠建成運行，其中的6臺關(guān)鍵設(shè)備中速潛水攪拌機就是從國外一知名公司引進的，每臺價格超過17萬元，負載運行時，實際耗電量每小時至少27度。而國產(chǎn)的采用齒輪減速的中速潛水攪拌機，每臺售價僅9萬元，負載運行時，每小時實際耗電量僅為16度。與前者相比，國產(chǎn)單機每小時便可節(jié)電約11度，每天可節(jié)約264度電，全年能節(jié)電約9.6萬度。

同樣應(yīng)用在山東省日處理量為4萬m3的污水處理廠的國內(nèi)自行研制的復合型葉輪倒傘曝氣機，比國外同類產(chǎn)品的動力效率提高了75%，單機每小時可節(jié)電60多度，該污水處理廠4臺倒傘曝氣機每年可節(jié)約電費140多萬元。

以上事實證明，具有自主知識產(chǎn)權(quán)和民族特色的這些環(huán)保產(chǎn)品，在性能、效率、能效比等方面都遠優(yōu)于國外引進的同類產(chǎn)品。

目前，在眾多污水處理廠的建設(shè)應(yīng)用工程中，我國已引進了多臺高耗能的曝氣機，同時又盲目仿制了不少這樣的曝氣機，倘若再繼續(xù)引進和無節(jié)制、無自我創(chuàng)新地仿制下去，浪費的能耗將是非常驚人的。

（2）正確對待“業(yè)績”，科學評判標準，規(guī)范環(huán)保裝備招投標市場

當前，在環(huán)保設(shè)備招投標的過程中，除了存在主觀上認為國產(chǎn)品牌不如外資品牌的情況外，往往還將國產(chǎn)品牌是否有“業(yè)績”列為重要的考核內(nèi)容。

任何一種新產(chǎn)品推向市場都需要有一個過程。一些產(chǎn)品在市場上歷經(jīng)了幾十年的時間，占據(jù)了相當?shù)氖袌龇蓊~，自然也相應(yīng)地完成了該類產(chǎn)品的業(yè)績積累。但這種要求雖經(jīng)過實踐應(yīng)用并能證明其性能優(yōu)越、效率高、能耗低，但卻是剛推向市場的環(huán)保新產(chǎn)品提供與老產(chǎn)品相比的業(yè)績的做法，不僅會扼殺新的科技成果，而且嚴重阻礙了國產(chǎn)環(huán)保設(shè)備的發(fā)展。

在環(huán)保設(shè)備招標中，一些招標文件更是離譜，甚至規(guī)定：設(shè)備選用的軸承連續(xù)運行不得低于10萬小時，有的甚至是20萬小時。這個規(guī)定要求是不實際的，因為一年約8760個小時，環(huán)保設(shè)備特別是曝氣設(shè)備和潛水設(shè)備必須不停歇的運行11～22年，才有可能達到這一要求。而且業(yè)內(nèi)人士都知曉，設(shè)備選用軸承有嚴格的選用系數(shù)和計算公式，世界上所有的普通工業(yè)軸承，沒有一種軸承是可以不停歇的連續(xù)運轉(zhuǎn)10年以上的。這種違背科技常識的規(guī)定要求并不一定就是招標單位所為，有的是制定標書的單位或者是提供設(shè)備的企業(yè)暗箱操作所為，目的是要讓參與投標的國產(chǎn)環(huán)保設(shè)備生產(chǎn)企業(yè)知難而退。

雖然從整體上說，國內(nèi)的環(huán)保設(shè)備與世界先進水平相比，還有一定的差距，但使用單位應(yīng)該摒棄成見，多給國產(chǎn)環(huán)保設(shè)備一些機會，這對發(fā)展民族工業(yè)、鼓勵自主創(chuàng)新都是有利的。

目前，國產(chǎn)環(huán)保設(shè)備與引進設(shè)備的差距，主要表現(xiàn)在設(shè)備制造的材質(zhì)和制造工藝水平上。如在水處理設(shè)備上，有人認為國外的曝氣機推力大，可省去潛水推流器，其實這是個誤區(qū)。傳統(tǒng)的倒傘型曝氣機在運行時，提升力很小，不同的浸沒深度直接影響著平推能力和充氧效果，沒有相應(yīng)的攪拌和提升能力，單獨依靠平推能力是不可能完全阻止污泥在氧化溝中的沉降的。況且，曝氣機的主要功能是曝氣充氧、混合，動力效率只是考核設(shè)備的主要技術(shù)指標之一，將曝氣機完全浸沒在水中運行時，它的推力可能最大，但充氧效果也最差。最經(jīng)濟實用的設(shè)計方案是：在1萬m3容量的氧化溝中增加1臺功率為7.5kW、葉輪直徑為2500mm的潛水推流攪拌機，能改善氧化溝中的流態(tài)流場。而與國內(nèi)外現(xiàn)有的同類產(chǎn)品相比，我國自主創(chuàng)新研發(fā)的倒傘曝氣機，因為優(yōu)化了水力結(jié)構(gòu)，所以提高了曝氣機運行時的提升、混合與擴散能力，在充氧能力提高了50%、動力效率提高了50%的情況下，能耗仍可節(jié)約25%左右。若以全國應(yīng)用曝氣機的污水處理廠來核算，每年可因為降低電耗而節(jié)省了巨額的污水處理費用。

也有人認為，國產(chǎn)曝氣機的返修率高（主要是減速機），但事實并非完全如此。國產(chǎn)污水處理設(shè)備的生產(chǎn)始于20世紀70年代中后期，當時環(huán)保產(chǎn)品的標準化、成套化、系列化水平很低，定型產(chǎn)品也較少。進入20世紀90年代以來，國家有關(guān)部門和企業(yè)加大了對環(huán)保產(chǎn)品的研發(fā)及投入，一些主要的污水處理設(shè)備制造企業(yè)相繼進行了技術(shù)改造，提高了制造能力和制造水平，城市污水處理專用設(shè)備和與之配套的通用設(shè)備的生產(chǎn)水平都有了很大提高。現(xiàn)在日處理5萬噸、10萬噸、25萬噸和50萬噸的城市污水處理廠的全部或主要設(shè)備都可實現(xiàn)國產(chǎn)化。其中，國產(chǎn)的微孔曝氣器、高強度曝氣機、帶式壓濾機、各類格柵除污機、刮泥機、刮砂機、曝氣轉(zhuǎn)刷、曝氣鼓風機、大型污水泵、潛水電泵等已基本能夠適應(yīng)國內(nèi)市場的需求，還有部分產(chǎn)品出口。

雖然在效率上或使用壽命上，國產(chǎn)環(huán)保設(shè)備并不比進口的差，但近幾年特別是與曝氣機配套的齒輪減速機，幾乎所有的用戶都要求用進口產(chǎn)品，尤其是近10年興建的污水處理廠中約90%的設(shè)備是利用外資進口的。利用外資大量進口設(shè)備，不僅要耗費國家大量財力（進口設(shè)備的費用是國產(chǎn)設(shè)備費用的4～6 倍），而且使國產(chǎn)設(shè)備失去了平等競爭的機會，同時又嚴重影響了國產(chǎn)污水處理設(shè)備制造工業(yè)的發(fā)展。事實上，我國軍轉(zhuǎn)民企的長沙星航齒輪傳動機械有限公司專門為環(huán)保裝備研制的新型減速機，經(jīng)應(yīng)用比較，噪聲、效率和使用壽命都優(yōu)于進口的同類產(chǎn)品。因此今后在加大城市污水處理廠建設(shè)力度的進程中，如不規(guī)范環(huán)保產(chǎn)品市場，推行高效低能耗的重大環(huán)保技術(shù)裝備的自主制造，選用能效比高的國內(nèi)先進產(chǎn)品，為此付出的代價將會更大。

近期，日處理量為13萬m3的山東壽光污水處理廠，采用了國內(nèi)具有自主知識產(chǎn)權(quán)的高效復合葉輪倒傘型曝氣機，更換替代了該廠原使用的休柏特型的倒傘型曝氣機。新產(chǎn)品在同等條件下，電耗下降了25%，充氧量提高了50%以上，9臺直徑4000mm的曝氣機每年可節(jié)約電費242萬元，性能水平超過國內(nèi)外現(xiàn)有的同類產(chǎn)品。如果國內(nèi)有50家同等規(guī)模的污水處理廠都改造換用高效節(jié)能型復合葉輪倒傘型曝氣機，那么每年將可節(jié)約高達1.25億元的電費。

山東壽光污水處理廠采用國產(chǎn)復合型葉輪倒傘曝氣機改造前后運行情況對比見表1。

表1 山東壽光污水處理廠改造前后運行情況對比

（3）修訂現(xiàn)行產(chǎn)品標準，提高準入門檻

要想使環(huán)保產(chǎn)品升級，制定統(tǒng)一的標準就顯得十分重要。然而，在當前的環(huán)保設(shè)備生產(chǎn)中，特別是高能耗的重大關(guān)鍵環(huán)保設(shè)備，例如包括倒傘曝氣機在內(nèi)的豎軸式曝氣機，目前國內(nèi)尚無統(tǒng)一的標準。

目前，表面曝氣機依據(jù)的標準是《中華人民共和國環(huán)境保護行業(yè)標準》（HJ/T247-2006）和《中華人民共和國機械行業(yè)標準》（JB/T1067-2006）。上述兩個標準中雖然規(guī)定了葉輪平衡試驗方法，但僅是說葉輪制造成形后要校正平衡，而對于產(chǎn)品是否應(yīng)做型式試驗，這兩個標準中都未有明確的規(guī)范要求。除此之外，關(guān)于曝氣機葉輪的形狀公差與幾何精度、曝氣機葉輪制造精度和檢測方法與檢測要求等，在上述兩個標準中也均未提及。

由于沒有規(guī)定曝氣機葉輪的形狀公差，也就保證不了葉輪制造的幾何精度。葉輪制造過程中的形狀誤差必須通過三坐標測量方能測得結(jié)果，即使校正了重量平衡，而葉輪上的葉片在焊接過程中與輪輻不垂直就必然會引起運動失衡，這與水泵葉輪及水輪機葉輪的制造工藝原理是相同的。

同時，標準中雖然規(guī)定了葉輪平衡的試驗方法，但存在動力效率之誤。如JB/T10670-2006標準3.7項規(guī)定：每消耗1kW?h的有用功（電機按有功功率計算）所傳遞到水中的氧，稱之為動力效率。這里有兩個概念：

1）如果按動力效率來計算，那么公式是：

2）如果按電機傳動效率來計算，那么公式是：

換言之，軸功率 = 有效功率 + 損失功率，根據(jù)軸功率計算的即稱之為“理論動力效率”，否則只可以稱為“充氧能力”。因為有功功率的計算公式是P = U?I?COSφ這里面只有電機的功率因素而沒有“效率η”的概念。

在當前使用的上述兩個標準中都規(guī)定了葉輪直徑（其實不盡合理，應(yīng)當取整），但是都未限定電機功率。既然規(guī)定了“動力效率”，那么就具備了規(guī)定電機的額定功率的前提條件，如果不在標準中規(guī)定電機功率，那么無疑是讓高耗低效的產(chǎn)品有了可乘之機。因此，環(huán)保設(shè)備的行業(yè)技術(shù)標準應(yīng)盡快進行重新修訂，在修訂的過程中要廣泛采納多方意見，嚴格標準，以淘汰低效、高能耗、能效比差、落后、過時的產(chǎn)品，保證環(huán)保設(shè)備真正做到節(jié)能降耗。

（4）加強基礎(chǔ)專業(yè)教育，設(shè)置環(huán)保機械專業(yè)

目前，國內(nèi)所有的高等學府都沒有設(shè)置“環(huán)保裝備”或“環(huán)保機械”專業(yè)，缺少對環(huán)保裝備的專業(yè)人才的培養(yǎng)，不利于環(huán)保裝備技術(shù)水平的全面提升。

環(huán)保裝備技術(shù)的升華沒有專業(yè)基礎(chǔ)知識是難以實現(xiàn)的?，F(xiàn)在國內(nèi)從事環(huán)保機械技術(shù)研發(fā)的專業(yè)技術(shù)人員基本都是從其他專業(yè)改行或者“半路出家”的技術(shù)人員，一部分學給排水專業(yè)的技術(shù)人員就算是環(huán)保設(shè)備研發(fā)人員中的“正規(guī)軍”了。因此造成了搞環(huán)保污水治理工程設(shè)計的技術(shù)人員不太懂設(shè)備、研發(fā)設(shè)計環(huán)保設(shè)備的技術(shù)人員不太懂水污染治理關(guān)鍵工藝的局面，更不要說根據(jù)治污治廢工藝來研發(fā)應(yīng)對工藝的產(chǎn)品了，這種環(huán)保工程缺乏精通專業(yè)技術(shù)人才的狀況，致使我國環(huán)保產(chǎn)品中的重大關(guān)鍵設(shè)備至今仍停滯在消化吸收引進產(chǎn)品和能效比極差的落后水平。

此外，目前我國大專院校中給排水專業(yè)所學的教材以及一些設(shè)計手冊中的內(nèi)容大都已經(jīng)陳舊或存在問題，沒有更新的設(shè)備技術(shù)內(nèi)容。尤其是設(shè)計手冊等工具書中未經(jīng)實踐證明可行的理論計算公式則會誤導有關(guān)技術(shù)人員。如中國建筑工業(yè)出版社出版的《給排水設(shè)計手冊》2000年（第二版）、2006年6月（第九版）第九冊中277頁的倒傘型葉輪表曝機性能及安裝要求與根據(jù)該手冊公式計算選配功率對照表（見表2），與該設(shè)計手冊的第278頁中列舉的φ3000mm倒傘型葉輪曝氣機計算實例前后不一致，依照該設(shè)計手冊中計算公式計算結(jié)果為應(yīng)選用Y225M-6W（應(yīng)為極P）、30kW的電動機，但這種電動機的取選則與表2舉例所選電動機非但不能吻合而且自相矛盾，如果按此計算數(shù)據(jù)選用配套電機功率則根本達不到需求功率。

表2 倒傘型葉輪表曝機性能及安裝要求與根據(jù)該手冊公式計算選配功率對照

事實上，“環(huán)境保護”是邊緣學科，是大概念。環(huán)保機械專業(yè)是較為復雜的專業(yè)課程，不是給排水專業(yè)能夠覆蓋得了的。環(huán)保機械涉及面很寬，涉及到通用機械、水工機械、化工機械、輕工機械、起重運輸機械乃至橋梁、建筑等等方面的廣譜專業(yè)技術(shù)知識，任何涉及到機械領(lǐng)域的專業(yè)機械產(chǎn)品，也都基本涉及到了環(huán)保機械。所以說環(huán)保機械是跨學科、多學科、交叉學科的專業(yè)機械一點也不過分，因此，建議國內(nèi)高校應(yīng)根據(jù)我國國情選設(shè)專業(yè)基礎(chǔ)技術(shù)教育，盡快建立環(huán)保機械專業(yè)，充實設(shè)計指導工具書，以提升我國的環(huán)保裝備技術(shù)水平和培養(yǎng)專業(yè)人才。

Abstract:The paper explicates the cause that most of environmental equipment can not be raised in technical content from the points of elemental education, product standards and criterions for inviting and biding market; introduces a new aerator which possesses of property right of independent knowledge in energy saving, emission reduction and effect increasing; puts forward the relevant suggestions in order to save energy, reduce emission and increase effect as well as to promote and optimize the development of environmental equipment in our country.

Key words:environmental equipment; energy saving, emission reduction; energy efficiency ratio; product standard

Suggestion on Raising Technical Level of Environmental Equipment in China

ZHANG Xin-heng

(Jiangsu Xin Tiandi Environmental Engineering & Equipment Co., Ltd, Taizhou Jiangsu 225300, China)

X324

A

1006-5377（2010）08-0031-04

張鑫珩，男（1947年—），工程師，江蘇新天地環(huán)保工程裝備技術(shù)有限公司總工程師、中國環(huán)保產(chǎn)業(yè)協(xié)會水污染治理委員會專家、河海大學能源與電氣學院兼職研究員、南京林業(yè)大學化學工程學院兼職教授，主要從事環(huán)保水污染治理裝備的研發(fā)工作。