簡(jiǎn)議污水處理機(jī)電設(shè)備中曝氣鼓風(fēng)機(jī)的發(fā)展

康昊天

摘 要：近年來(lái)，我國(guó)對(duì)污水的處理越來(lái)越重視，各種先進(jìn)的污水處理技術(shù)和處理設(shè)備不斷得到應(yīng)用，增加了污水處理的能力，在環(huán)境保護(hù)和水資源再利用方面發(fā)揮了重要作用。曝氣鼓風(fēng)機(jī)是現(xiàn)代污水處理中常用的機(jī)械設(shè)備，廣泛應(yīng)用于污水處理行業(yè)。基于此，本文概述了曝氣機(jī)，闡述了污水處理過(guò)程中的鼓風(fēng)曝氣方式及其要求，對(duì)污水處理中的曝氣鼓風(fēng)機(jī)發(fā)展進(jìn)行了論述分析。

關(guān)鍵詞：曝氣機(jī)；污水處理；鼓風(fēng)曝氣方式；要求；曝氣鼓風(fēng)機(jī)；發(fā)展

一、曝氣機(jī)的概述

污水處理機(jī)電設(shè)備中的曝氣機(jī)主要由潛水泵、射流器、散流器、軟管、吸氣管等構(gòu)成。其是通過(guò)潛水泵上的散氣葉輪，將空氣形成的微氣泡直接注入到未經(jīng)處理的污水中，與污水中在混凝劑和絮凝劑作用下形成的懸浮物絮團(tuán)相結(jié)合，降低其密度，并且形成的氣泡群能夠?qū)腋⌒鯛钗飯F(tuán)產(chǎn)生一種浮升作用，使懸浮絮狀物團(tuán)浮上液面形成浮渣。利用刮渣機(jī)對(duì)浮渣進(jìn)行處理，從而達(dá)到使懸浮物絮團(tuán)從水中分離，凈化水體的目的。

二、污水處理過(guò)程中的鼓風(fēng)曝氣方式及其要求

1、鼓風(fēng)曝氣方式。其是由鼓風(fēng)機(jī)、曝氣器和一系列連通的管線組成。鼓風(fēng)機(jī)供應(yīng)一定的風(fēng)量，將空氣通過(guò)一系列管道輸送到安裝在池底部的曝氣器，通過(guò)曝氣器，使空氣形成不同尺寸的氣泡。氣泡在曝氣器出口形成，尺寸則取決于空氣擴(kuò)散裝置的形式，氣泡經(jīng)過(guò)上升和隨水循環(huán)環(huán)流動(dòng)，最后在液面處破裂，這一過(guò)程產(chǎn)生氧向污水中轉(zhuǎn)移的作用。擴(kuò)散器是整個(gè)鼓風(fēng)曝氣系統(tǒng)的關(guān)鍵部件，它的作用是將空氣分散成空氣泡，增大空氣和混合液之間的接觸界面，把空氣中的氧溶解于水中。鼓風(fēng)系統(tǒng)的曝氣器主要分為微氣泡、中氣泡、大氣泡、水力剪切、水力沖擊及空氣升液等類(lèi)型。鼓風(fēng)曝氣一般需要修建鼓風(fēng)機(jī)房及布設(shè)大量鼓風(fēng)管道，曝氣頭易堵塞，大型氧化池需要運(yùn)行的功率大，但由于其相對(duì)于表面曝氣來(lái)說(shuō)能耗小、維修簡(jiǎn)單等，因而被較大范圍使用。

2、污水處理廠對(duì)鼓風(fēng)機(jī)的要求。當(dāng)污水處理工藝采用活性污泥法工藝時(shí)，曝氣鼓風(fēng)機(jī)是處理工藝的核心設(shè)備之一。據(jù)相關(guān)統(tǒng)計(jì)，在城市污水處理中，鼓風(fēng)機(jī)的風(fēng)量與污水處理量（容積）的氣水比一般為3--10，在我國(guó)通常為6.7--7。在工業(yè)污水處理中，由于廢水濃度大，氣水比可高達(dá)35。在城市污水處理過(guò)程中，由于季節(jié)的變化，每天的污水處理量（負(fù)荷）和溶解氧濃度也變化，因此要求運(yùn)行中的鼓風(fēng)機(jī)在恒定壓力條件下自動(dòng)調(diào)節(jié)所需的風(fēng)量，而且要求流量調(diào)節(jié)范圍廣，調(diào)節(jié)效率高，以保證系統(tǒng)優(yōu)化運(yùn)行，達(dá)到高效節(jié)能目的。相關(guān)統(tǒng)計(jì)，污水處理廠能耗成本占其運(yùn)營(yíng)維護(hù)成本的40%--80%，主要集中在污水提升、曝氣供氧、污泥輸送與處理和混凝沉淀等，其中曝氣供氧過(guò)程中鼓風(fēng)機(jī)的能耗占總能耗比例較大，整個(gè)污水處理廠能耗的50%--60%。因此，城市污水處理廠為降低運(yùn)營(yíng)成本，對(duì)曝氣鼓風(fēng)機(jī)的節(jié)能性能提出嚴(yán)格要求。目前，絕大多數(shù)污水處理廠使用的曝氣鼓風(fēng)機(jī)尺寸及重量較大，增加了地基處理及鼓風(fēng)機(jī)房的土建投資，增加了安裝工程費(fèi)用，且噪聲較大，維護(hù)成本較高。因此選擇低噪聲、安裝維護(hù)方便、且在污水處理廠全生命周期內(nèi)成本最低的鼓風(fēng)機(jī)是今后污水處理行業(yè)曝氣鼓風(fēng)機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)。

三、污水處理機(jī)電設(shè)備中曝氣鼓風(fēng)機(jī)發(fā)展的分析

當(dāng)前污水處理機(jī)電設(shè)備曝氣鼓風(fēng)機(jī)中的羅茨鼓風(fēng)機(jī)及低速多級(jí)離心鼓風(fēng)機(jī)在污水處理廠中已逐步淘汰。齒輪增速單級(jí)高速離心鼓風(fēng)機(jī)是國(guó)內(nèi)外污水處理廠的主流產(chǎn)品。磁懸浮單級(jí)離心鼓風(fēng)機(jī)及空氣懸浮單級(jí)離心鼓風(fēng)機(jī)屬于最新形式的單級(jí)高速離心鼓風(fēng)機(jī)，由于采用先進(jìn)的變頻調(diào)速、磁懸浮軸承及空氣懸浮軸承等技術(shù)，滿足污水處理廠對(duì)曝氣鼓風(fēng)機(jī)節(jié)能、環(huán)保、風(fēng)量調(diào)節(jié)范圍廣泛、低噪聲、低振動(dòng)及安裝維護(hù)方便等要求，是未來(lái)污水處理廠曝氣鼓風(fēng)機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)。

1、單級(jí)高速離心鼓風(fēng)機(jī)。單級(jí)高速離心鼓風(fēng)機(jī)是隨著“三元流動(dòng)理論”在離心式壓縮機(jī)和鼓風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)上的應(yīng)用而發(fā)展起來(lái)的產(chǎn)品。據(jù)相關(guān)研究分析，單級(jí)高速離心鼓風(fēng)機(jī)在設(shè)計(jì)上采用了三元流動(dòng)設(shè)計(jì)理論，使單級(jí)離心式鼓風(fēng)機(jī)效率高達(dá)82%以上，遠(yuǎn)優(yōu)于多級(jí)離心鼓風(fēng)機(jī)，在結(jié)構(gòu)上采用了軸向進(jìn)氣導(dǎo)葉調(diào)節(jié)裝置，在恒定壓力下，流量調(diào)節(jié)為額定流量的65%一105%，使得在低負(fù)荷條件下運(yùn)行也有較高的運(yùn)行效率，這是低速多級(jí)鼓風(fēng)機(jī)和羅茨鼓風(fēng)機(jī)所沒(méi)有的優(yōu)點(diǎn)。采用組裝式整體結(jié)構(gòu)，電動(dòng)機(jī)和鼓風(fēng)機(jī)安裝在共用底座上，潤(rùn)滑油系統(tǒng)緊湊安裝在機(jī)組底座內(nèi)，與相同流量和壓力的多級(jí)離心鼓風(fēng)機(jī)比較，節(jié)約消耗，重量大約輕70%，占地面積大約小50%。由于采用三元流動(dòng)葉輪，比普通的二元流動(dòng)葉輪直徑要小30%--40%，故轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小，機(jī)組啟動(dòng)和停車(chē)時(shí)間短，無(wú)需高位油箱和蓄能器，鼓風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速高達(dá)30000r/min。 由于單級(jí)高速離心鼓風(fēng)機(jī)具有體積小、重量輕、效率高、節(jié)約能源、性能調(diào)節(jié)范圍廣泛和自動(dòng)化水平高等特點(diǎn)，國(guó)外己取代了多級(jí)低速離心鼓風(fēng)機(jī)，并得到廣泛應(yīng)用，是目前污水處理廠中曝氣鼓風(fēng)機(jī)的主流產(chǎn)品。

2、磁懸浮單級(jí)離心鼓風(fēng)機(jī)。磁懸浮單級(jí)離心鼓風(fēng)機(jī)是單級(jí)高速離心鼓風(fēng)機(jī)的一種，其核心是磁懸浮軸承和永磁電動(dòng)機(jī)技術(shù)。關(guān)鍵部件為磁力軸承，利用常導(dǎo)磁吸原理，通過(guò)電磁吸力來(lái)實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)軸懸浮高速穩(wěn)定無(wú)摩擦運(yùn)轉(zhuǎn)。利用位置傳感器、功率放大器和PI運(yùn)算器，實(shí)現(xiàn)對(duì)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸實(shí)時(shí)狀態(tài)檢測(cè)、調(diào)整和故障診斷，其主動(dòng)控制能力能夠有效抑制轉(zhuǎn)軸的不平衡振動(dòng)，有完備和嚴(yán)格的斷電保護(hù)措施。磁懸浮單級(jí)離心鼓風(fēng)機(jī)電機(jī)與葉輪直聯(lián)，無(wú)齒輪增速裝置，無(wú)任何機(jī)械接觸，無(wú)需潤(rùn)滑油系統(tǒng)，沒(méi)有磨損及能量損耗，維護(hù)費(fèi)用較低。采用變頻器調(diào)速調(diào)節(jié)風(fēng)量，比節(jié)流閥節(jié)能，且風(fēng)量調(diào)節(jié)范圍廣泛，一般為45%一100%。所有部件（高速電動(dòng)機(jī)、變頻器、磁懸浮軸承）集成安裝在普通底座上，無(wú)需特殊固定基礎(chǔ)，設(shè)備體積小、重量輕、安裝操作方便，運(yùn)行時(shí)低噪聲和無(wú)振動(dòng)，噪聲80dB以下。

3、空氣懸浮單級(jí)離心鼓風(fēng)機(jī)?？諝鈶腋渭?jí)離心鼓風(fēng)機(jī)也是一種新型的單級(jí)高速離心鼓風(fēng)機(jī)，采用高速直聯(lián)電動(dòng)機(jī)和空氣懸浮軸承兩大核心技術(shù)，具備磁懸浮單級(jí)離心鼓風(fēng)機(jī)所具備的無(wú)齒輪增速裝置、無(wú)機(jī)械接觸、無(wú)潤(rùn)滑系統(tǒng)、變頻調(diào)速調(diào)節(jié)風(fēng)量、低噪聲、無(wú)振動(dòng)和維護(hù)費(fèi)用低等特點(diǎn)，所不同的是非接觸軸承采用空氣懸浮軸承?？諝鈶腋≥S承主要包括徑向軸承及止推軸承等部件，起動(dòng)前回轉(zhuǎn)軸承和軸之間有接觸，起動(dòng)時(shí)回轉(zhuǎn)軸和軸承相對(duì)運(yùn)動(dòng)，形成流體動(dòng)力場(chǎng)，在徑向軸承內(nèi)此液體動(dòng)力形成浮力，導(dǎo)致軸與軸承不同心。軸回轉(zhuǎn)時(shí)在徑向軸承里形成流體壓力場(chǎng)，使軸承處于懸浮狀態(tài)，而無(wú)接觸。空氣懸浮單級(jí)離心鼓風(fēng)機(jī)葉輪采用三維流動(dòng)理論設(shè)計(jì)，采用SVS欽合金材料，抗變形能力強(qiáng)，選擇最佳效率角度設(shè)計(jì)，效率高達(dá)88%。采用空氣自冷卻技術(shù)，空氣流道設(shè)計(jì)合理，配有電動(dòng)機(jī)散熱翼翅，200馬力以上大機(jī)型設(shè)有冷媒內(nèi)循環(huán)系統(tǒng)，無(wú)需另設(shè)冷卻風(fēng)扇或補(bǔ)充水，可確保鼓風(fēng)機(jī)在炎熱的夏季仍保持可靠的工作性能。由于采用高速直聯(lián)電機(jī)、高效葉輪設(shè)計(jì)及空氣懸浮軸承技術(shù)，節(jié)能性能較好，據(jù)相關(guān)研究分析，與羅茨風(fēng)機(jī)相比可節(jié)能25%--35%，與傳統(tǒng)多級(jí)離心鼓風(fēng)機(jī)相比可節(jié)能15%一20%，與傳統(tǒng)單級(jí)高速離心鼓風(fēng)機(jī)相比可節(jié)能10%--15%。

結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，磁懸浮單級(jí)離心鼓風(fēng)機(jī)與空氣懸浮單級(jí)離心鼓風(fēng)機(jī)都采用了高速直聯(lián)電動(dòng)機(jī)、變頻調(diào)速調(diào)節(jié)風(fēng)量及非接觸軸承技術(shù)，無(wú)需潤(rùn)滑系統(tǒng)，不會(huì)對(duì)環(huán)境造成二次污染，具備高效率、低噪聲、無(wú)振動(dòng)和風(fēng)量調(diào)節(jié)范圍廣泛等優(yōu)點(diǎn)，滿足污水處理行業(yè)對(duì)曝氣鼓風(fēng)機(jī)節(jié)能環(huán)保性能的要求。

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