污水站鼓風機選型與優化

王永全

（廈門煙草工業有限責任公司，福建 廈門 361000）

1 背景

為了對污水進行處理，國內外對處理方法進行了大量研究，并形成了五花八門的污水處理技術，但其中使用量最大、使用最普及也最成熟的技術是活性污泥法。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機。該工藝過程中，產生作用的是空氣中的氧氣，因此，需保證足夠的鼓風空氣流量。同時，鼓風機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，甚至鼓風機不產氣。高于此壓力，則對污水池沒有好處，浪費鼓風機的能耗。由于在整個污水處理工程中，風機所消耗的能量占了整個系統所消耗能量的一半以上，因而風機的選型顯得特別重要。在項目運行中，除了要滿足以上的流量、壓力要求外。由于污水處理場所人員進出較為頻繁，需要綜合考慮設備的放熱、噪聲、故障率等影響因素。

2 鼓風機比較

2.1 羅茨鼓風機

依靠轉子的旋轉，輸送空氣。在羅茨鼓風機內部轉子和機殼組成的腔體內，空氣的體積沒有變化。在羅茨鼓風機設備內，氣體無壓力變化。依靠羅茨鼓風機外部，氣體容積的變化提升壓力。羅茨鼓風機為外壓縮。因此，羅茨鼓風機的壓力，能滿足末端的污水站曝氣池的壓力需求，且不會超出水池壓力的需求，即壓力無浪費。羅茨風機一般安裝有消音的吸氣過濾裝置，能減少部分噪聲。轉子有兩葉或三葉的方式，會產生周期性的脈沖，設備運行震動大，噪聲大。三葉的轉子，對于能部分降低設備的運行噪聲，但設備運行噪聲超過100 分貝，工作場所噪音容易超過職業健康標準。羅茨鼓風機在生活污水處理系統中應用較為廣泛, 但其運行時產生的噪聲危害相當嚴重。羅茨風機采用潤滑油進行轉子密封和軸承潤滑。在使用過程中，需定時更換和添加潤滑油。羅茨風機運動部件比較簡單，設備故障率低，使用壽命長。羅茨風機由于運行震動大，因此，一般要設計有專門的設備基礎，并且在設備基礎上預留有螺栓孔洞，以便于羅茨鼓風機安裝就位準確后，再對螺栓孔洞進行二次澆筑，使得羅茨風機安裝就位牢固可靠。

2.2 旋渦式鼓風機

旋渦式鼓風機主要有多級離心式風機、單級高速離心式風機。單級高速離心式風機又分為空氣懸浮鼓風機、磁懸浮鼓風機。旋渦鼓風機的葉輪由葉片組成。葉輪葉片中間的空氣受到了離心力的作用，向葉輪的邊緣運動，進入殼體環行空腔，壓力提升。離心式鼓風機，受壓力出氣端的阻力影響大。當使用氣壓大于或等于多級離心鼓風機的額定壓力，氣體在蝸體內隨葉輪旋轉，機械效能大大降低，不能保證生物需氧量。出氣端阻力增大，出氣流量減小，且設備容易發生喘振，影響設備的安全穩定運行。渦旋鼓風機較適用于大污水處理系統的穩定運行工況。旋渦式鼓風機依靠葉片的離心力作用進行增壓。因此，對旋渦式鼓風機的流量和壓力的選型較為重要。選型需同時考慮污水系統設備穩定鼓風的流量需求、壓力需求。由于旋渦式鼓風機為速度型風機，因此，可以通過安裝變頻器，調節鼓風機的運行頻率，達到降低鼓風機的運行速度，降低鼓風機的鼓風風量。同時，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，旋渦式鼓風機變頻的幅度較小。否則，可視為設備初始配置時，揚程配置過大不合理。鼓風機在初始配置時，需同時需考慮變頻需求下旋渦式鼓風機系統的組合配置。盡量減少出現流量和揚程配置差別顯著的情況。旋渦式鼓風機運行噪聲較小。對大型污水站，可以考慮單獨設置風機房的方式，阻隔設備的運行噪音。

2.3 螺桿式鼓風機

螺桿式鼓風機，由單螺桿或雙螺桿及其腔體構成。螺桿旋轉過程中，腔體變小，實現對空氣的壓縮，空氣壓力提升。螺桿式鼓風機的調節范圍大，可實現0 ～100%的容量控制，運行平穩，噪聲較小。較適用于中小型、負荷變化頻繁的污水處理站。

由于螺桿式鼓風機負荷調節范圍大，便于頻繁啟停，運行能耗較低，可以采用箱式安裝的形式，降低設備噪音。所以，項目選擇采用螺桿式鼓風機。

3 螺旋式鼓風機的注意事項

3.1 進風需過濾

螺桿式鼓風機，吸附污水站周圍的空氣，經過雙螺桿進行壓縮。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。如進風未進行過濾，將使得螺桿容易被污染，甚至粗顆粒，將使得涂層破損。磨損后的轉子，會造成漏氣，產氣量和產氣壓力降低，可以采用重新進行涂涂層方式進行修補。需定期對進風過濾器進行清洗或更換，以減少因過濾器的臟堵，進風阻力增加造成進行量減少。在使用過程中，也需關注壓縮效率。當使用年限較大或壓縮效率下降較大時，需檢查轉子涂層是否有脫落的情況。對于涂層脫落的轉子，可以采用涂層修復的方式或整體更換轉子。

3.2 定時更換潤滑油

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

3.3 做好疏水管理

在壓縮過程中，水蒸汽被壓縮放熱，并經風冷或水冷，冷凝為冷凝水。需及時排除轉子，管路中的冷凝水，以防止對轉子、轉子涂層、管路的腐蝕，換熱性能下降。疏水有電子式疏水閥和機械式疏水閥。疏水閥容易臟堵故障，也需要定期進行清洗檢修。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，以便于可以隨時觀察設備的疏水情況。

3.4 做好含氧量測定

在曝氣池中安裝含氧量測試儀。根據測得的曝氣池水中含氧量，作為鼓風機開關機和變頻運行的調節依據。曝氣池中的曝氣頭需完好，沒有出現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形成大的空氣泡。空氣未與氧化曝氣池內污水充分接觸，空氣便上升排到曝氣池外，造成鼓風機空氣流的浪費，鼓風機運行效率下降。

3.5 做好設備與環境降噪

鼓風機具有較大的運行噪聲，可以采用機箱將鼓風機包裹起來。在機箱的內表面安裝有多孔吸音材料。對于鼓風機的吸氣口，也采用安裝彎頭、格柵、海綿等方式，減少噪音直接散發到機箱外圍。做好鼓風機設備的固定與減震措施，例如，采用橡膠減震，以減少設備的震動噪音。鼓風機出氣管道上盡量減少彎頭，以減少氣流對管道的沖擊，減少氣流的擾動，由此減少設備運行噪聲和設備、管道震動噪聲。

在鼓風機周圍的建筑墻面上，安裝有小孔的吸音孔板。吸音孔板內填充有玻璃棉吸音材料，能有效降低環境的噪聲。做好建筑門窗的密封工作，防止室內噪聲散播到室外，造成室外環境噪聲超標。當進行設備檢修時，檢修人員可以佩戴降噪耳機，以避免噪音對聽力的傷害。

4 結語

螺桿式鼓風機適用于中小型的污水處理站的曝氣池曝氣，曝氣空氣量的運行調節范圍大，運行節能，噪音低。通過對于曝氣池的含氧量測量和曝氣池PLC 控制系統的聯合控制，可以實現螺桿式鼓風機的自動、節能運行。通過綜合設備、環境降噪措施，可以有效降低設備的運行噪音，滿足設備的運行、檢修需求。