污水站鼓風(fēng)機(jī)選型與優(yōu)化

王永全

（廈門煙草工業(yè)有限責(zé)任公司，福建 廈門 361000）

1 背景

為了對(duì)污水進(jìn)行處理，國(guó)內(nèi)外對(duì)處理方法進(jìn)行了大量研究，并形成了五花八門的污水處理技術(shù)，但其中使用量最大、使用最普及也最成熟的技術(shù)是活性污泥法。在該法中，為了向水中充氧，必須向水中鼓入大量空氣，因而必須選用合適的鼓風(fēng)機(jī)。該工藝過程中，產(chǎn)生作用的是空氣中的氧氣，因此，需保證足夠的鼓風(fēng)空氣流量。同時(shí)，鼓風(fēng)機(jī)需提供滿足曝氣池池深加1 米的水壓力。低于此壓力，容易使得壓力不足而流量不足，甚至鼓風(fēng)機(jī)不產(chǎn)氣。高于此壓力，則對(duì)污水池沒有好處，浪費(fèi)鼓風(fēng)機(jī)的能耗。由于在整個(gè)污水處理工程中，風(fēng)機(jī)所消耗的能量占了整個(gè)系統(tǒng)所消耗能量的一半以上，因而風(fēng)機(jī)的選型顯得特別重要。在項(xiàng)目運(yùn)行中，除了要滿足以上的流量、壓力要求外。由于污水處理場(chǎng)所人員進(jìn)出較為頻繁，需要綜合考慮設(shè)備的放熱、噪聲、故障率等影響因素。

2 鼓風(fēng)機(jī)比較

2.1 羅茨鼓風(fēng)機(jī)

依靠轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)，輸送空氣。在羅茨鼓風(fēng)機(jī)內(nèi)部轉(zhuǎn)子和機(jī)殼組成的腔體內(nèi)，空氣的體積沒有變化。在羅茨鼓風(fēng)機(jī)設(shè)備內(nèi)，氣體無壓力變化。依靠羅茨鼓風(fēng)機(jī)外部，氣體容積的變化提升壓力。羅茨鼓風(fēng)機(jī)為外壓縮。因此，羅茨鼓風(fēng)機(jī)的壓力，能滿足末端的污水站曝氣池的壓力需求，且不會(huì)超出水池壓力的需求，即壓力無浪費(fèi)。羅茨風(fēng)機(jī)一般安裝有消音的吸氣過濾裝置，能減少部分噪聲。轉(zhuǎn)子有兩葉或三葉的方式，會(huì)產(chǎn)生周期性的脈沖，設(shè)備運(yùn)行震動(dòng)大，噪聲大。三葉的轉(zhuǎn)子，對(duì)于能部分降低設(shè)備的運(yùn)行噪聲，但設(shè)備運(yùn)行噪聲超過100 分貝，工作場(chǎng)所噪音容易超過職業(yè)健康標(biāo)準(zhǔn)。羅茨鼓風(fēng)機(jī)在生活污水處理系統(tǒng)中應(yīng)用較為廣泛, 但其運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生的噪聲危害相當(dāng)嚴(yán)重。羅茨風(fēng)機(jī)采用潤(rùn)滑油進(jìn)行轉(zhuǎn)子密封和軸承潤(rùn)滑。在使用過程中，需定時(shí)更換和添加潤(rùn)滑油。羅茨風(fēng)機(jī)運(yùn)動(dòng)部件比較簡(jiǎn)單，設(shè)備故障率低，使用壽命長(zhǎng)。羅茨風(fēng)機(jī)由于運(yùn)行震動(dòng)大，因此，一般要設(shè)計(jì)有專門的設(shè)備基礎(chǔ)，并且在設(shè)備基礎(chǔ)上預(yù)留有螺栓孔洞，以便于羅茨鼓風(fēng)機(jī)安裝就位準(zhǔn)確后，再對(duì)螺栓孔洞進(jìn)行二次澆筑，使得羅茨風(fēng)機(jī)安裝就位牢固可靠。

2.2 旋渦式鼓風(fēng)機(jī)

旋渦式鼓風(fēng)機(jī)主要有多級(jí)離心式風(fēng)機(jī)、單級(jí)高速離心式風(fēng)機(jī)。單級(jí)高速離心式風(fēng)機(jī)又分為空氣懸浮鼓風(fēng)機(jī)、磁懸浮鼓風(fēng)機(jī)。旋渦鼓風(fēng)機(jī)的葉輪由葉片組成。葉輪葉片中間的空氣受到了離心力的作用，向葉輪的邊緣運(yùn)動(dòng)，進(jìn)入殼體環(huán)行空腔，壓力提升。離心式鼓風(fēng)機(jī)，受壓力出氣端的阻力影響大。當(dāng)使用氣壓大于或等于多級(jí)離心鼓風(fēng)機(jī)的額定壓力，氣體在蝸體內(nèi)隨葉輪旋轉(zhuǎn)，機(jī)械效能大大降低，不能保證生物需氧量。出氣端阻力增大，出氣流量減小，且設(shè)備容易發(fā)生喘振，影響設(shè)備的安全穩(wěn)定運(yùn)行。渦旋鼓風(fēng)機(jī)較適用于大污水處理系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行工況。旋渦式鼓風(fēng)機(jī)依靠葉片的離心力作用進(jìn)行增壓。因此，對(duì)旋渦式鼓風(fēng)機(jī)的流量和壓力的選型較為重要。選型需同時(shí)考慮污水系統(tǒng)設(shè)備穩(wěn)定鼓風(fēng)的流量需求、壓力需求。由于旋渦式鼓風(fēng)機(jī)為速度型風(fēng)機(jī)，因此，可以通過安裝變頻器，調(diào)節(jié)鼓風(fēng)機(jī)的運(yùn)行頻率，達(dá)到降低鼓風(fēng)機(jī)的運(yùn)行速度，降低鼓風(fēng)機(jī)的鼓風(fēng)風(fēng)量。同時(shí)，需要在此流量下，滿足污水池曝氣壓力的最低要求。因此，在正常情況下，旋渦式鼓風(fēng)機(jī)變頻的幅度較小。否則，可視為設(shè)備初始配置時(shí)，揚(yáng)程配置過大不合理。鼓風(fēng)機(jī)在初始配置時(shí)，需同時(shí)需考慮變頻需求下旋渦式鼓風(fēng)機(jī)系統(tǒng)的組合配置。盡量減少出現(xiàn)流量和揚(yáng)程配置差別顯著的情況。旋渦式鼓風(fēng)機(jī)運(yùn)行噪聲較小。對(duì)大型污水站，可以考慮單獨(dú)設(shè)置風(fēng)機(jī)房的方式，阻隔設(shè)備的運(yùn)行噪音。

2.3 螺桿式鼓風(fēng)機(jī)

螺桿式鼓風(fēng)機(jī)，由單螺桿或雙螺桿及其腔體構(gòu)成。螺桿旋轉(zhuǎn)過程中，腔體變小，實(shí)現(xiàn)對(duì)空氣的壓縮，空氣壓力提升。螺桿式鼓風(fēng)機(jī)的調(diào)節(jié)范圍大，可實(shí)現(xiàn)0 ～100%的容量控制，運(yùn)行平穩(wěn)，噪聲較小。較適用于中小型、負(fù)荷變化頻繁的污水處理站。

由于螺桿式鼓風(fēng)機(jī)負(fù)荷調(diào)節(jié)范圍大，便于頻繁啟停，運(yùn)行能耗較低，可以采用箱式安裝的形式，降低設(shè)備噪音。所以，項(xiàng)目選擇采用螺桿式鼓風(fēng)機(jī)。

3 螺旋式鼓風(fēng)機(jī)的注意事項(xiàng)

3.1 進(jìn)風(fēng)需過濾

螺桿式鼓風(fēng)機(jī)，吸附污水站周圍的空氣，經(jīng)過雙螺桿進(jìn)行壓縮。雙螺桿之間距離極小。有些螺桿采用特氟龍涂層，以便減少螺桿之間的間隙。如進(jìn)風(fēng)未進(jìn)行過濾，將使得螺桿容易被污染，甚至粗顆粒，將使得涂層破損。磨損后的轉(zhuǎn)子，會(huì)造成漏氣，產(chǎn)氣量和產(chǎn)氣壓力降低，可以采用重新進(jìn)行涂涂層方式進(jìn)行修補(bǔ)。需定期對(duì)進(jìn)風(fēng)過濾器進(jìn)行清洗或更換，以減少因過濾器的臟堵，進(jìn)風(fēng)阻力增加造成進(jìn)行量減少。在使用過程中，也需關(guān)注壓縮效率。當(dāng)使用年限較大或壓縮效率下降較大時(shí)，需檢查轉(zhuǎn)子涂層是否有脫落的情況。對(duì)于涂層脫落的轉(zhuǎn)子，可以采用涂層修復(fù)的方式或整體更換轉(zhuǎn)子。

3.2 定時(shí)更換潤(rùn)滑油

螺桿式鼓風(fēng)機(jī)，采用潤(rùn)滑油潤(rùn)滑軸承和變速齒輪。潤(rùn)滑油噴到壓縮轉(zhuǎn)子中，作為壓縮轉(zhuǎn)子密封材料，潤(rùn)滑油在轉(zhuǎn)子中形成油膜，減小轉(zhuǎn)子之間的間隙，減少高壓區(qū)域的空氣通過轉(zhuǎn)子之間的間隙流竄到低壓區(qū)域，降低了壓縮效率。在使用過程中，潤(rùn)滑油將逐漸被污染和變質(zhì)。潤(rùn)滑油中雜質(zhì)和水分含量增大，潤(rùn)滑性能逐漸降低。因此，在使用過程中，需定時(shí)更換潤(rùn)滑油過濾器和更換潤(rùn)滑油。

3.3 做好疏水管理

在壓縮過程中，水蒸汽被壓縮放熱，并經(jīng)風(fēng)冷或水冷，冷凝為冷凝水。需及時(shí)排除轉(zhuǎn)子，管路中的冷凝水，以防止對(duì)轉(zhuǎn)子、轉(zhuǎn)子涂層、管路的腐蝕，換熱性能下降。疏水有電子式疏水閥和機(jī)械式疏水閥。疏水閥容易臟堵故障，也需要定期進(jìn)行清洗檢修。疏水閥的疏水管道可以采用透明的管道，疏水后的出水口，也可以采用裸露的安裝方式，以便于可以隨時(shí)觀察設(shè)備的疏水情況。

3.4 做好含氧量測(cè)定

在曝氣池中安裝含氧量測(cè)試儀。根據(jù)測(cè)得的曝氣池水中含氧量，作為鼓風(fēng)機(jī)開關(guān)機(jī)和變頻運(yùn)行的調(diào)節(jié)依據(jù)。曝氣池中的曝氣頭需完好，沒有出現(xiàn)臟堵或者破裂的情況。否則，將使得曝氣的空氣流在曝氣池內(nèi)形成大的空氣泡。空氣未與氧化曝氣池內(nèi)污水充分接觸，空氣便上升排到曝氣池外，造成鼓風(fēng)機(jī)空氣流的浪費(fèi)，鼓風(fēng)機(jī)運(yùn)行效率下降。

3.5 做好設(shè)備與環(huán)境降噪

鼓風(fēng)機(jī)具有較大的運(yùn)行噪聲，可以采用機(jī)箱將鼓風(fēng)機(jī)包裹起來。在機(jī)箱的內(nèi)表面安裝有多孔吸音材料。對(duì)于鼓風(fēng)機(jī)的吸氣口，也采用安裝彎頭、格柵、海綿等方式，減少噪音直接散發(fā)到機(jī)箱外圍。做好鼓風(fēng)機(jī)設(shè)備的固定與減震措施，例如，采用橡膠減震，以減少設(shè)備的震動(dòng)噪音。鼓風(fēng)機(jī)出氣管道上盡量減少?gòu)濐^，以減少氣流對(duì)管道的沖擊，減少氣流的擾動(dòng)，由此減少設(shè)備運(yùn)行噪聲和設(shè)備、管道震動(dòng)噪聲。

在鼓風(fēng)機(jī)周圍的建筑墻面上，安裝有小孔的吸音孔板。吸音孔板內(nèi)填充有玻璃棉吸音材料，能有效降低環(huán)境的噪聲。做好建筑門窗的密封工作，防止室內(nèi)噪聲散播到室外，造成室外環(huán)境噪聲超標(biāo)。當(dāng)進(jìn)行設(shè)備檢修時(shí)，檢修人員可以佩戴降噪耳機(jī)，以避免噪音對(duì)聽力的傷害。

4 結(jié)語

螺桿式鼓風(fēng)機(jī)適用于中小型的污水處理站的曝氣池曝氣，曝氣空氣量的運(yùn)行調(diào)節(jié)范圍大，運(yùn)行節(jié)能，噪音低。通過對(duì)于曝氣池的含氧量測(cè)量和曝氣池PLC 控制系統(tǒng)的聯(lián)合控制，可以實(shí)現(xiàn)螺桿式鼓風(fēng)機(jī)的自動(dòng)、節(jié)能運(yùn)行。通過綜合設(shè)備、環(huán)境降噪措施，可以有效降低設(shè)備的運(yùn)行噪音，滿足設(shè)備的運(yùn)行、檢修需求。