試析鼓風(fēng)節(jié)能技術(shù)在污水處理工程中的應(yīng)用

周愛霞

摘 要：簡(jiǎn)要闡述了污水處理工程中鼓風(fēng)機(jī)的作用，并在此基礎(chǔ)上論述了污水處理過程中鼓風(fēng)機(jī)的應(yīng)用。期望通過相關(guān)研究，對(duì)降低污水處理廠的運(yùn)行能耗有所幫助。

關(guān)鍵詞：鼓風(fēng)機(jī)；節(jié)能技術(shù)；污水處理；節(jié)能降耗

中圖分類號(hào)：X703.3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.03.158

1 鼓風(fēng)機(jī)的作用

隨著城市污水處理技術(shù)的發(fā)展，我國(guó)水環(huán)境得到了很大改善，與此同時(shí)，污水處理工藝流程也面臨著一些新問題。經(jīng)過統(tǒng)計(jì)，我國(guó)近1/2的污水處理廠因?yàn)檫\(yùn)行經(jīng)費(fèi)、處理成本過高，沒有達(dá)到滿負(fù)荷運(yùn)行的要求，造成了資源浪費(fèi)。所以，應(yīng)當(dāng)在確保污水處理質(zhì)量的前提下，運(yùn)用成熟的技術(shù)降低污水處理中的能源消耗，促進(jìn)污水處理行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。活性污泥工藝是污水生化處理的有效方法，將污水和活性污泥一同放入曝氣池，讓污水中的有機(jī)物、氧氣與微生物充分反應(yīng)，以達(dá)到凈化水質(zhì)的目的。在這一污水處理方法中，為了將溶解氧控制在一定目標(biāo)范圍內(nèi)，確保出水水質(zhì)達(dá)標(biāo)，就必須輸入鼓風(fēng)送氧量。但是，傳統(tǒng)的污水處理工藝為了確保充分曝氣，經(jīng)常輸入過量的鼓風(fēng)送氧量，進(jìn)而造成了能源的浪費(fèi)。因此，必須重視污水處理工程中的鼓風(fēng)節(jié)能技術(shù)研究，合理運(yùn)用先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)和控制技術(shù)，并結(jié)合現(xiàn)代管理平臺(tái)軟件，優(yōu)化處理鼓風(fēng)曝氣過程的曝氣量，以達(dá)到節(jié)能降耗的目的。

2 鼓風(fēng)機(jī)的應(yīng)用

2.1 鼓風(fēng)機(jī)選型

在污水處理廠的日常污水處理過程中，鼓風(fēng)機(jī)組的耗電量比較大，是污水處理廠中能耗最大的一個(gè)環(huán)節(jié)。為了進(jìn)一步降低鼓風(fēng)機(jī)組的電能消耗，必須要做好鼓風(fēng)機(jī)選型工作。目前，在城鎮(zhèn)污水處理廠中，較為常用的鼓風(fēng)機(jī)為羅茨鼓風(fēng)機(jī)和離心鼓風(fēng)機(jī)。

2.1.1 羅茨鼓風(fēng)機(jī)

這類鼓風(fēng)機(jī)的排氣壓力是按照需要或系統(tǒng)阻力確定的，較為突出的特點(diǎn)是在設(shè)計(jì)壓力范圍內(nèi)，管網(wǎng)阻力變化時(shí)，流量變化比較小。羅茨鼓風(fēng)機(jī)采用的是整體式結(jié)構(gòu)，電機(jī)與風(fēng)機(jī)全都安裝在機(jī)架上，兩者之間用皮帶傳動(dòng)。風(fēng)機(jī)進(jìn)出口位置處通常都會(huì)安裝消聲器，以此達(dá)到降低風(fēng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)噪聲的目的。該風(fēng)機(jī)的葉輪與機(jī)體之間不直接接觸，結(jié)構(gòu)相對(duì)比較簡(jiǎn)單，便于維護(hù)。

2.1.2 離心鼓風(fēng)機(jī)

這類鼓風(fēng)機(jī)是借助高速旋轉(zhuǎn)的葉輪對(duì)氣體加速，從而使動(dòng)能直接轉(zhuǎn)換為勢(shì)能，壓力升高的過程主要發(fā)生在葉輪和擴(kuò)壓的過程中。離心鼓風(fēng)機(jī)屬于恒壓型風(fēng)機(jī)的范疇，它的突出特點(diǎn)是運(yùn)行平衡、供氣連續(xù)、效率高、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、使用壽命長(zhǎng)和噪聲小。

2.1.3 2種機(jī)型的比較

比較了2種鼓風(fēng)機(jī)后發(fā)現(xiàn)，進(jìn)氣溫度對(duì)2種風(fēng)機(jī)的性能影響不是很大，可以忽略不計(jì)。當(dāng)壓力≤4 MPa時(shí)，羅茨鼓風(fēng)機(jī)的效率遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于離心鼓風(fēng)機(jī)；當(dāng)流量<15 m?/min時(shí)，羅茨鼓風(fēng)機(jī)的軸功率僅為離心鼓風(fēng)機(jī)的50%，首次使用的費(fèi)用也為離心鼓風(fēng)機(jī)的50%.由此可見，在城鎮(zhèn)污水處理廠中，可將羅茨鼓風(fēng)機(jī)作為首選。

2.2 鼓風(fēng)機(jī)節(jié)能措施

2.2.1 控制溶解氧DO值

可在好氧段的中段位置設(shè)置1個(gè)在線溶解氧儀表，按照現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)工藝調(diào)試進(jìn)水水質(zhì)，設(shè)置1個(gè)合理的溶解氧值，使DO能夠?qū)崟r(shí)跟蹤設(shè)定值，并借助在線空氣流量計(jì)計(jì)算出實(shí)際需氣量。這種控制方式最突出的優(yōu)點(diǎn)是實(shí)時(shí)跟蹤性能好，適用于進(jìn)場(chǎng)水質(zhì)變化波動(dòng)較小的工藝處理時(shí)段。

2.2.2 設(shè)置DO值

按照進(jìn)水流量的變化情況動(dòng)態(tài)設(shè)置DO值。利用MATLAB算法能夠獲得一組較為合理的階段性DO預(yù)測(cè)值，然后再按照第一種模式控制。這種控制方式的優(yōu)點(diǎn)是它能夠適應(yīng)進(jìn)廠水質(zhì)波動(dòng)范圍較大，并且水質(zhì)變化較為明顯的工藝處理時(shí)段，節(jié)能效果顯著。

2.2.3 控制曝氣量

精確控制曝氣量，穩(wěn)定生物池溶解氧DO值，減少溶解氧的波動(dòng)，使生物池微生物群落始終處于高效的處理環(huán)境中，節(jié)約5%～15%的曝氣量。同時(shí)，還可以降低DO的平均設(shè)定值，在保證出水達(dá)標(biāo)的前提下，減少10%的鼓風(fēng)能耗，或者在提高出水水質(zhì)指標(biāo)的前提下，增加COD的消減量，大幅降低鼓風(fēng)機(jī)組啟停頻率，減少設(shè)備損耗，節(jié)約設(shè)備的維護(hù)成本。

3 風(fēng)量調(diào)節(jié)

在污水處理工藝中，曝氣池的需氣量一般都是按照污泥濃度和水量等情況不斷變化的，同時(shí)，外界溫度變化也會(huì)改變氣量。為了達(dá)到更好的處理效果，需要不斷調(diào)整鼓風(fēng)機(jī)的供氣量，以適應(yīng)各種新的工況，這個(gè)過程即風(fēng)量調(diào)節(jié)。通常情況下，鼓風(fēng)機(jī)風(fēng)量調(diào)節(jié)有以下3種方式：①出口節(jié)流調(diào)節(jié)。這是一種人為加大管網(wǎng)阻力的方法，利用該方法，能夠大幅降低裝置的效率，從而達(dá)到節(jié)能的目的。②進(jìn)氣節(jié)流調(diào)節(jié)。這是一種通過改變進(jìn)氣閥門的開度來改變風(fēng)機(jī)性能曲線的調(diào)節(jié)方法，其特點(diǎn)是簡(jiǎn)單易行，調(diào)節(jié)后風(fēng)機(jī)能夠在更大的流量范圍內(nèi)工作。③變頻調(diào)節(jié)。這是一種最節(jié)能的調(diào)節(jié)方法，但是，它的造價(jià)也相對(duì)較高，適用于大型污水處理廠。

4 空氣過濾

為了進(jìn)一步提高污水處理過程中氧的利用率，大部分污水處理廠的曝氣池都使用了微孔曝氣器。這種曝氣器的布?xì)饪讖揭话阍?20～200 μm，所以，在進(jìn)氣的過程中，必須充分考慮過濾的問題，否則會(huì)造成堵塞微孔的情況發(fā)生，從而影響污水的處理效率。目前，靜電除塵器和過濾式除塵器在污水處理廠中的應(yīng)用比較廣泛。靜電除塵器內(nèi)置高壓電場(chǎng)，對(duì)于粒徑在1～2 μm的塵粒，其除塵效率可達(dá)98%～99%. 但是，由于這種設(shè)備的一次性投資較大，所以，不適合小型的污水處理廠使用；過濾式除塵器主要是利用濾料將塵粒和空氣分離，進(jìn)而達(dá)到過濾的目的，其除塵效率相對(duì)較高，并且投資省、運(yùn)行穩(wěn)定，比較適合小型污水處理廠使用。

5 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，在污水處理的工程中，鼓風(fēng)機(jī)組的能耗較高，為了有效地降低鼓風(fēng)機(jī)組的運(yùn)行能耗，可以在實(shí)際生產(chǎn)中合理選擇鼓風(fēng)機(jī)的類型，并采取有效的措施降低鼓風(fēng)機(jī)的運(yùn)行能耗，延長(zhǎng)機(jī)組的使用壽命。這樣做，不但有助于提高污水處理效率，還能給污水處理廠帶來巨大的經(jīng)濟(jì)效益。

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〔編輯：白潔〕