城鎮污水處理廠不同種類鼓風機運行經濟技術分析

柳 勇

合肥市排水管理辦公室

城鎮污水處理廠不同種類鼓風機運行經濟技術分析

柳 勇

合肥市排水管理辦公室

在城鎮污水處理廠鼓風曝氣系統運行過程中，鼓風機房能耗約占整個污水處理廠能耗的50%左右。通過對城鎮污水處理廠三種不同種類鼓風曝氣設備進行分析研究，對選型不合理的鼓風機重新選型和技術改造，同時對羅茨鼓風機、磁懸浮鼓風機和氣懸浮鼓風機三種風機運行成本進行分析比較發現：磁懸浮和氣懸浮鼓風機運行能耗、維護成本和噸水電費相對較省。

底曝系統；鼓風機；技術改造；運行成本

1 引言

城鎮污水處理廠是高能耗的行業之一，二級處理生物段能耗占整個污水處理廠能耗的60%左右；由于采用底部曝氣比采用表面曝氣的效率高，且可減少生物池占地面積，現在多數新建污水處理廠均采用鼓風機底部曝氣技術。底部曝氣系統中鼓風機房的能耗是主要能耗關鍵點，占工藝段能耗的95%，占二級處理的城鎮污水處理廠能耗的50%左右【1～3】，占三級處理的城鎮污水處理廠能耗的20-30%。對于采用鼓風機底部曝氣系統工藝，選用何種形式的鼓風機，將直接影響到污水處理廠的投資、運營管理和長期效益。

筆者通過選取三種不同類型活性污泥處理工藝的三個污水處理廠對羅茨鼓風機、磁懸浮鼓風機和氣懸浮鼓風機三種風機設備進行分析研究（具體見表1），其中城鎮污水處理廠1設計的主要處理工藝為SBR間歇式活性污泥法處理工藝，深度處理采用的是微絮凝過濾加消毒處理，設計處理規模為5.5萬噸/日，實際處理水量6.4萬噸/日，出水執行類Ⅳ類地表水標準進行排放。城鎮處理廠2設計的主要工藝為A2O活性污泥處理工藝，深度處理采用的是活性砂濾池加消毒處理，設計處理規模為5萬噸/日，實際處理水量4.9萬噸/日，出水水質達到類Ⅳ類水出水標準。城鎮處理廠3設計的主要工藝為氧化溝活性污泥處理工藝，深度處理采用的是深床濾池加消毒處理，設計處理規模為5.5萬噸/日，實際處理水量6萬噸/日，出水水質達到類Ⅳ類水出水標準。

表1 不同類型鼓風機的城鎮污水處理廠簡況一覽表

圖1 城鎮污水處理廠1改造后的鼓風機房平面布置圖

2 三種鼓風機設備運行數據分析

2.1 簡介

城鎮污水處理廠1原鼓風曝氣采用的是羅茨鼓風機，共2座8格生化池，由8臺羅茨風機一對一曝氣。羅茨鼓風機運行過程中存在啟動時房內噪音大，對運行人員和維修人員造成一定的傷害；室內房間溫度高，在夏季最高時能達到50度，房間環境惡劣。2013年，該廠進行提標改造，由于出水水質進一步提升，運行過程中發現羅茨風機供風量達不到要求。該情況下提出將每座鼓風機房內的2臺羅茨風機更新為1臺空氣懸浮風機的方案。每臺風機通過管道閥門自動控制，按周期輪值對2格生化池進行曝氣，即實現4臺風機對應8格生化池運行，改造后的鼓風機房見圖1。將羅茨鼓風機改為氣懸浮鼓風機后有以下幾個優點：一是鼓風機房室內環境方面大幅度改善，室內光亮整潔，清掃方便；二是徹底解決了鼓風機房噪音大的難題；三是氣懸浮鼓風機采用空氣軸承，無需潤滑，降低了設備維修和保養工作量，僅需要觀察過濾網壓差、進出口溫度和定期清洗進氣口過濾棉減小了運行人員和維修人員操作強度；四是能耗顯著下降，同等運行風量下，氣懸浮風機要省電15～20%。

城鎮污水處理廠2采用的是A2O工藝，設計處理規模為5萬噸/日，實際處理水量為5萬噸/日，鼓風曝氣采用的是磁懸浮鼓風機，共2座生化池。鼓風機房平面布置圖見圖2。

圖2 城鎮污水處理廠2鼓風機房平面布置圖

城鎮污水處理廠3采用的是A2O氧化溝工藝，設計處理規模為5.5萬噸/日，實際處理水量為6.4萬噸/日，鼓風曝氣采用的是磁懸浮鼓風機。鼓風機房平面布置圖見圖3。

圖3 城鎮污水處理廠3鼓風機房平面布置圖

2.2 不同種類鼓風機的采購安裝成本分析

三種鼓風機的能耗成本見下表2，從表2數據比較分析基礎是同功率（假定選定風機都在75KW）進口一線品牌設備進行比較分析，結果顯示羅茨鼓風機的采購成本最低，安裝成本最高；氣懸浮鼓風機的采購成本在中間，安裝成本最低；磁懸浮鼓風機的采購成本最高，安裝成本略高于氣懸浮。

表2 不同類型鼓風機的安裝采購成本對比表

2.3 不同種類鼓風機的運營成本分析

三種鼓風機的能耗成本見下表3。從表3數據顯示城鎮污水處理廠1采用氣懸浮鼓風機運行能耗明顯低于采用羅茨鼓風機的能耗。但從城鎮污水處理廠2和3采用磁懸浮鼓風機，雖然工藝不同，但鼓風機運行能耗基本上差不多，基本噸水鼓風機運行能耗約為0.052～0.054度/噸水。

表3 不同類型鼓風機的能耗成本一覽表

2.4 不同種類的鼓風機維護周期及成本分析

不同種類鼓風機的維護周期見下表4。從表4數據顯示磁懸浮鼓風機的維護最方便，維護周期為3個月一次；羅茨鼓風機維護周期為1個月1次，3個月更換一次濾棉；氣懸浮鼓風機維護周期需要一周一次。但氣懸浮和磁懸浮鼓風機維護成本相對較低，其中氣懸浮鼓風機和磁懸浮鼓風機維護成本0.81～0.87元/萬噸水，羅茨鼓風機的維護成本最高，是其它兩種鼓風機維護成本的兩倍。

3 總結

（1）通過對羅茨鼓風機、磁懸浮鼓風機和氣懸浮鼓風機三種風機運行進行比較，其中采購和安裝綜合成本磁懸浮風機最高，羅茨風機的成本最低；運營成本磁懸浮和氣懸浮鼓風機運行能耗和噸水電費成本相對較省，羅茨鼓風機運行能耗最高。

（2）磁懸浮鼓風機的維護最方便，維護周期為3個月一次；羅茨鼓風機維護周期為1個月1次，3個月更換一次濾棉；氣懸浮鼓風機維護一周一次。

（3）氣懸浮和磁懸浮鼓風機維護成本較低。其中氣懸浮鼓風機維護成本要低于磁懸浮鼓風機，羅茨鼓風機的維護成本最高。

（4）由于城鎮污水處理廠設計水質濃度大于實際運行水質濃度，部分廠存在設計鼓風機選型偏大，造成曝氣過量，一方面導致能耗浪費，另一方面過量曝氣導致脫氮除磷環境惡化，需不斷調整工藝來減少負面效應，因此，建議城鎮污水處理廠設計時應考慮水量水質不足的情況。

表4 不同類型鼓風機的維護周期一覽表

（5）不同種類鼓風機的性能綜合性價比見下表5。

表5 不同類型鼓風機的性能綜合性價比分析表

（6）綜上，城鎮污水處理廠在設計底曝方式時鼓風機建議選擇氣懸浮和磁懸浮鼓風機。

[1]張辰,李春光.淺談城市污水處理廠的技術改造.中國給水排水,2004,20(4):20～23.

[2]黃浩華,張杰,文湘華,等.城市污水處理廠A2/O工藝的節能降耗途徑研究.環境工程學報,2009,3(1):35～38.

[3]馬勇,彭永臻,王淑瑩.缺氧-好氧生物脫氮工藝曝氣量在線控制策略分析.環境科學,2008,29(9):2501～2506.