淺談含鹽污水場(chǎng)中空氣懸浮風(fēng)機(jī)的應(yīng)用

李杰

摘要：主要介紹新建含鹽污水場(chǎng)電耗情況，空氣懸浮風(fēng)機(jī)的工作原理、控制方式，在污水處理場(chǎng)應(yīng)用的基本控制方式。

關(guān)鍵詞：污水處理場(chǎng);節(jié)能降耗;空氣懸浮鼓風(fēng)機(jī)

黨的十八大做出"大力推進(jìn)生態(tài)文明建設(shè)"的戰(zhàn)略決策.要求全面促進(jìn)資源節(jié)約循環(huán)高效使用，推動(dòng)利用方式根本轉(zhuǎn)變：加大自然生態(tài)系統(tǒng)和環(huán)境保護(hù)力度，切實(shí)改善生態(tài)環(huán)境質(zhì)量：環(huán)保部2015年4月發(fā)布了《石油煉制工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》.標(biāo)準(zhǔn)要求新建企業(yè)自2015年7月1日起，現(xiàn)有企業(yè)自2017年7月1日起，其水污染物和大氣污染物排放控制標(biāo)準(zhǔn)更加嚴(yán)格。在這樣的趨勢(shì)下，一些新工藝.新設(shè)備被采用。而污水處理場(chǎng)在運(yùn)行中，電費(fèi)占運(yùn)行費(fèi)用的50%或更高，其中曝氣設(shè)備是大功率設(shè)備，所用電量占比重較大.所以節(jié)約電能就可降低污水處理成本。因而在提標(biāo)建設(shè)過(guò)程中各污水場(chǎng)采用低能耗.高效率曝氣設(shè)備至為重要?？諝鈶腋★L(fēng)機(jī)就在這樣的背景下被一些污水場(chǎng)采用。

1. 新建含鹽污水處理場(chǎng)電耗分析

在新建含鹽污水處理項(xiàng)目中，總用電設(shè)備共計(jì)139臺(tái)，其中各種類型泵電耗在污水處理場(chǎng)的總電耗中約占23%，臭氧制備設(shè)備電耗在污水處理場(chǎng)的總電耗中約占30%，曝氣風(fēng)機(jī)電耗在污水處理場(chǎng)的總電耗中約占18%。

泵類設(shè)備是污水處理場(chǎng)的重要設(shè)備，同時(shí)也是耗能較大的設(shè)備，超過(guò)10m3/h的泵共計(jì)39臺(tái)，其中16臺(tái)泵為變頻泵，基本滿足現(xiàn)場(chǎng)的工藝需要，同時(shí)達(dá)到節(jié)能降耗的目的。

臭氧制備設(shè)備是為污水場(chǎng)深度處理單元提供臭氧，用于氧化分解水中的難降解有機(jī)物，從而使污水脫色.除臭，降低毒性。臭氧制備中的空壓機(jī)采用變頻空壓機(jī)，便于工藝控制和節(jié)能降耗。

曝氣風(fēng)機(jī)共5臺(tái)，是污水處理的關(guān)鍵設(shè)備，是為生化和深度單元的好氧型池子提供曝氣風(fēng)，使水中的好氧微生物在溶解氧足夠的條件下降解水中的有機(jī)物。曝氣風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)設(shè)計(jì)時(shí)選型為羅茨風(fēng)機(jī)，為了便于方便運(yùn)行控制和節(jié)能，在詳細(xì)設(shè)計(jì)階段設(shè)備工程處.運(yùn)行部.設(shè)計(jì)管理部經(jīng)過(guò)多次研究，決定采用空氣懸浮鼓風(fēng)機(jī)替換羅茨風(fēng)機(jī)，具體對(duì)比數(shù)據(jù)見下表∶

采用空浮風(fēng)機(jī)增加采購(gòu)費(fèi)用約90萬(wàn)，根據(jù)每年節(jié)約電費(fèi)48萬(wàn)計(jì)算，預(yù)計(jì)兩年能收回增加的采購(gòu)費(fèi)用。

2. 空氣懸浮風(fēng)機(jī)的工作原理介紹

工作原理∶空氣懸浮風(fēng)機(jī)在本質(zhì)上也是離心鼓風(fēng)機(jī)，當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)風(fēng)機(jī)葉輪旋轉(zhuǎn)時(shí)，葉輪中葉片之間的氣體也跟著旋轉(zhuǎn)，并在離心力的作用下甩出這些氣體，氣體流速增大，使氣體在流動(dòng)中把動(dòng)能轉(zhuǎn)換為靜壓能，然后隨著流體的增壓，使靜壓能又轉(zhuǎn)換為速度能，通過(guò)排氣口排出氣體，而在葉輪中間形成了一定的負(fù)壓，由于人口呈負(fù)壓，使外界氣體在大氣壓的作用下立即補(bǔ)人，在葉輪連續(xù)旋轉(zhuǎn)作用下不斷排出和補(bǔ)人氣體，從而達(dá)到連續(xù)鼓風(fēng)的目的。但和普通離心風(fēng)機(jī)比，它的特別之處在與它的電機(jī)是超高速永磁電機(jī)，每分鐘高達(dá)十幾萬(wàn)轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)子和葉輪直接連接，動(dòng)力傳輸沒(méi)有損耗。葉輪由鈦合金制成，耐高溫高壓，5軸機(jī)械加工制造非常精密高效。軸承是空氣懸浮軸承，主要包括徑向軸承以及止推軸承等部件，啟動(dòng)前回轉(zhuǎn)軸和軸承之間有物理性的接觸，啟動(dòng)時(shí)回轉(zhuǎn)軸和軸承相對(duì)運(yùn)動(dòng)，以形成流體動(dòng)力場(chǎng)，在徑向軸承內(nèi)此流體動(dòng)力形成浮揚(yáng)力，這導(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)，該流體壓力場(chǎng)使軸處于懸浮狀態(tài)而達(dá)到回轉(zhuǎn)自如的目的。這種軸承與傳統(tǒng)的滾珠軸承不同，沒(méi)有物理接觸點(diǎn)，構(gòu)造簡(jiǎn)單，無(wú)需潤(rùn)滑油供給等附加裝置，非接觸式無(wú)震動(dòng)，噪音很低，壽命長(zhǎng)起動(dòng)次數(shù)40000次以上。采用自身循環(huán)冷卻方式，通過(guò)散熱器將吸人的空氣用于冷卻發(fā)動(dòng)機(jī)和變頻器。整個(gè)個(gè)系統(tǒng)組成見下圖。

3. 空氣懸浮風(fēng)機(jī)的控制模式介紹

空氣懸浮風(fēng)機(jī)控制模式有恒轉(zhuǎn)速.恒風(fēng)量.恒壓力和D0聯(lián)鎖模式四種，具體如下∶

恒定轉(zhuǎn)速是控制設(shè)備轉(zhuǎn)速的模式，是根據(jù)吸人空氣溫度而自動(dòng)調(diào)整轉(zhuǎn)速。設(shè)備以自動(dòng)轉(zhuǎn)速模式在工作點(diǎn)A運(yùn)行時(shí)，如果排放壓力變化，則工作點(diǎn)A會(huì)按設(shè)定轉(zhuǎn)速曲線上移動(dòng)。

恒定流量是提供恒定空氣吸人風(fēng)量的模式，不受排放壓力變化始終能保持恒定的吸人風(fēng)量，是根據(jù)吸人流體溫度而自動(dòng)調(diào)整吸人空氣流量。設(shè)備以恒定流量模式在工作點(diǎn)A運(yùn)行時(shí)，如果排放壓力變化，則為了恒定空氣流量電機(jī)轉(zhuǎn)速也隨之變化，同時(shí)工作點(diǎn)A會(huì)以垂直方向上下移動(dòng)。假設(shè)排放壓力上升，則轉(zhuǎn)速也隨之相應(yīng)的提高，因此此控制模式具有使工況點(diǎn)遠(yuǎn)離離喘振區(qū)域的功能，而且還能擴(kuò)大設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)行的工作范圍。

恒定壓力是提供恒定空氣壓力的式，與空氣流量變動(dòng)無(wú)關(guān)。設(shè)備以自動(dòng)壓力模式在工作點(diǎn)A運(yùn)行時(shí)，如果空氣流量變化，則為了確保恒定排放壓力電機(jī)轉(zhuǎn)速也隨之變化，同時(shí)工作點(diǎn)A會(huì)以水平方向左右移動(dòng)。如果排放壓力上升，應(yīng)降低電機(jī)轉(zhuǎn)速減少壓力損失，因此離喘振區(qū)域越近，設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)行范圍相對(duì)也變小。.

Do聯(lián)鎖指的是測(cè)量溶解氧含量的儀表數(shù)值與風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速連鎖，是適用于水處理時(shí)的控制模式，是隨著溶氧量的變化，改變電機(jī)轉(zhuǎn)速，調(diào)節(jié)排放壓力，確保溶解氧含量維持在好氧池所需要的模式?？諝鈶腋」娘L(fēng)機(jī)的性能曲線見上圖。

4. 如何有效利用空氣懸浮風(fēng)機(jī)

污水生化處理方法的原理是通過(guò)生化池中的好氧微生物的新城代謝活動(dòng)從而降解污水中的有害成分。生化池降解的過(guò)程耗能比較少，主要需要曝氣風(fēng)機(jī)提供足夠的氧氣，能夠?qū)崿F(xiàn)能源的合理利用。然后在后續(xù)污水處理中要利用較高的能耗才能完成。最大程度的實(shí)現(xiàn)生化池的污水處理作用，保證污水中的有機(jī)物含量降到最低，只有經(jīng)過(guò)生化池處理的污水中有機(jī)物含量幾近消失，后面的污水處理工作才能做到耗能.指標(biāo)較低。

含鹽污水生化單元采用微孔軟管曝氣系統(tǒng)是引進(jìn)德國(guó)渥克爾的新型增氧曝氣系統(tǒng)。好氧池采用微孔曝氣軟管，生物接觸氧化池采用的是微孔曝氣盤。微孔曝氣系統(tǒng)薄壁.直通道極大降低了曝氣阻力損失：可變孔及狹縫自動(dòng)開閉，有效解決了曝氣器的堵塞問(wèn)題：曝氣為線狀曝氣，使布?xì)饩鶆?，并形成豎向環(huán)流，攪拌混合更均勻：氣泡小，氧利用率和動(dòng)力效率高。根據(jù)相關(guān)機(jī)構(gòu)測(cè)試，微孔曝氣系統(tǒng)遠(yuǎn)高于常用的曝氣頭曝氣方式。同時(shí)運(yùn)行中應(yīng)對(duì)曝氣系統(tǒng)的進(jìn)行優(yōu)化控制，達(dá)到降低風(fēng)機(jī)能耗的目的，可選用漸減式的曝氣方案，來(lái)達(dá)到精準(zhǔn)曝氣，降低耗能的目的。此種曝氣系統(tǒng)為污水場(chǎng)降低風(fēng)機(jī)的能耗提供了有利的支持。

污水場(chǎng)處理場(chǎng)所需的空氣量的大小，主要是通過(guò)活性污泥系統(tǒng)的溶解氧進(jìn)行控制，污水中溶解氧由在線溶解氧儀進(jìn)行測(cè)量。由于基礎(chǔ)設(shè)計(jì)階段曝氣風(fēng)機(jī)選型為羅茨風(fēng)機(jī)，確定使用空氣懸浮風(fēng)機(jī)是在2020年4月份確定，

5月份完成采購(gòu)，設(shè)備資料返回較晚，控制系統(tǒng)已完成，結(jié)合空氣懸浮風(fēng)機(jī)的控制模式，初期建議采用恒定流量模式，確保生化池需氧量同時(shí)避免運(yùn)行中出現(xiàn)喘振情況出現(xiàn)，運(yùn)行過(guò)程中根據(jù)污水的溶解氧含量.污水處理效果及時(shí)調(diào)整風(fēng)機(jī)的流量設(shè)定參數(shù)。

后期污水處理場(chǎng)宜考慮采用空氣懸浮風(fēng)機(jī)的D0聯(lián)鎖模式，D0連鎖模式可通過(guò)DCs系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)：在水質(zhì)水量變化時(shí)將溶解氧數(shù)據(jù)反饋至控制系統(tǒng)，然后將信號(hào)反饋至空氣懸浮風(fēng)機(jī)調(diào)整風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速，要達(dá)到良好的運(yùn)行效果，需要在運(yùn)行過(guò)程中不斷摸索，確定溶解氧和空浮風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速的控制參數(shù)：采用以上運(yùn)行方式，根據(jù)其余污水場(chǎng)電費(fèi)支出情況核算污水場(chǎng)電費(fèi)支出減少了約15%。由此可見采用此模式對(duì)降低污水場(chǎng)處理場(chǎng)運(yùn)行成本起到了較大的作用。

結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，污水處理場(chǎng)通過(guò)采用空氣懸浮風(fēng)機(jī)達(dá)到節(jié)能降耗.優(yōu)化運(yùn)行的效果，如何有效利用新型的空氣懸浮風(fēng)機(jī)需要在運(yùn)行過(guò)程中不斷的研究和總結(jié)。

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