淺談含鹽污水場中空氣懸浮風機的應用

李杰

摘要：主要介紹新建含鹽污水場電耗情況，空氣懸浮風機的工作原理、控制方式，在污水處理場應用的基本控制方式。

關鍵詞：污水處理場;節能降耗;空氣懸浮鼓風機

黨的十八大做出"大力推進生態文明建設"的戰略決策.要求全面促進資源節約循環高效使用，推動利用方式根本轉變：加大自然生態系統和環境保護力度，切實改善生態環境質量：環保部2015年4月發布了《石油煉制工業污染物排放標準》.標準要求新建企業自2015年7月1日起，現有企業自2017年7月1日起，其水污染物和大氣污染物排放控制標準更加嚴格。在這樣的趨勢下，一些新工藝.新設備被采用。而污水處理場在運行中，電費占運行費用的50%或更高，其中曝氣設備是大功率設備，所用電量占比重較大.所以節約電能就可降低污水處理成本。因而在提標建設過程中各污水場采用低能耗.高效率曝氣設備至為重要?？諝鈶腋★L機就在這樣的背景下被一些污水場采用。

1. 新建含鹽污水處理場電耗分析

在新建含鹽污水處理項目中，總用電設備共計139臺，其中各種類型泵電耗在污水處理場的總電耗中約占23%，臭氧制備設備電耗在污水處理場的總電耗中約占30%，曝氣風機電耗在污水處理場的總電耗中約占18%。

泵類設備是污水處理場的重要設備，同時也是耗能較大的設備，超過10m3/h的泵共計39臺，其中16臺泵為變頻泵，基本滿足現場的工藝需要，同時達到節能降耗的目的。

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

曝氣風機共5臺，是污水處理的關鍵設備，是為生化和深度單元的好氧型池子提供曝氣風，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物。曝氣風機基礎設計時選型為羅茨風機，為了便于方便運行控制和節能，在詳細設計階段設備工程處.運行部.設計管理部經過多次研究，決定采用空氣懸浮鼓風機替換羅茨風機，具體對比數據見下表∶

采用空浮風機增加采購費用約90萬，根據每年節約電費48萬計算，預計兩年能收回增加的采購費用。

2. 空氣懸浮風機的工作原理介紹

工作原理∶空氣懸浮風機在本質上也是離心鼓風機，當電機轉動帶動風機葉輪旋轉時，葉輪中葉片之間的氣體也跟著旋轉，并在離心力的作用下甩出這些氣體，氣體流速增大，使氣體在流動中把動能轉換為靜壓能，然后隨著流體的增壓，使靜壓能又轉換為速度能，通過排氣口排出氣體，而在葉輪中間形成了一定的負壓，由于人口呈負壓，使外界氣體在大氣壓的作用下立即補人，在葉輪連續旋轉作用下不斷排出和補人氣體，從而達到連續鼓風的目的。但和普通離心風機比，它的特別之處在與它的電機是超高速永磁電機，每分鐘高達十幾萬轉，轉子和葉輪直接連接，動力傳輸沒有損耗。葉輪由鈦合金制成，耐高溫高壓，5軸機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，啟動前回轉軸和軸承之間有物理性的接觸，啟動時回轉軸和軸承相對運動，以形成流體動力場，在徑向軸承內此流體動力形成浮揚力，這導致軸與軸承不同心。軸回轉時在徑向軸承里形成流體壓力場，該流體壓力場使軸處于懸浮狀態而達到回轉自如的目的。這種軸承與傳統的滾珠軸承不同，沒有物理接觸點，構造簡單，無需潤滑油供給等附加裝置，非接觸式無震動，噪音很低，壽命長起動次數40000次以上。采用自身循環冷卻方式，通過散熱器將吸人的空氣用于冷卻發動機和變頻器。整個個系統組成見下圖。

3. 空氣懸浮風機的控制模式介紹

空氣懸浮風機控制模式有恒轉速.恒風量.恒壓力和D0聯鎖模式四種，具體如下∶

恒定轉速是控制設備轉速的模式，是根據吸人空氣溫度而自動調整轉速。設備以自動轉速模式在工作點A運行時，如果排放壓力變化，則工作點A會按設定轉速曲線上移動。

恒定流量是提供恒定空氣吸人風量的模式，不受排放壓力變化始終能保持恒定的吸人風量，是根據吸人流體溫度而自動調整吸人空氣流量。設備以恒定流量模式在工作點A運行時，如果排放壓力變化，則為了恒定空氣流量電機轉速也隨之變化，同時工作點A會以垂直方向上下移動。假設排放壓力上升，則轉速也隨之相應的提高，因此此控制模式具有使工況點遠離離喘振區域的功能，而且還能擴大設備穩定運行的工作范圍。

恒定壓力是提供恒定空氣壓力的式，與空氣流量變動無關。設備以自動壓力模式在工作點A運行時，如果空氣流量變化，則為了確保恒定排放壓力電機轉速也隨之變化，同時工作點A會以水平方向左右移動。如果排放壓力上升，應降低電機轉速減少壓力損失，因此離喘振區域越近，設備穩定運行范圍相對也變小。.

Do聯鎖指的是測量溶解氧含量的儀表數值與風機轉速連鎖，是適用于水處理時的控制模式，是隨著溶氧量的變化，改變電機轉速，調節排放壓力，確保溶解氧含量維持在好氧池所需要的模式?？諝鈶腋」娘L機的性能曲線見上圖。

4. 如何有效利用空氣懸浮風機

污水生化處理方法的原理是通過生化池中的好氧微生物的新城代謝活動從而降解污水中的有害成分。生化池降解的過程耗能比較少，主要需要曝氣風機提供足夠的氧氣，能夠實現能源的合理利用。然后在后續污水處理中要利用較高的能耗才能完成。最大程度的實現生化池的污水處理作用，保證污水中的有機物含量降到最低，只有經過生化池處理的污水中有機物含量幾近消失，后面的污水處理工作才能做到耗能.指標較低。

含鹽污水生化單元采用微孔軟管曝氣系統是引進德國渥克爾的新型增氧曝氣系統。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。微孔曝氣系統薄壁.直通道極大降低了曝氣阻力損失：可變孔及狹縫自動開閉，有效解決了曝氣器的堵塞問題：曝氣為線狀曝氣，使布氣均勻，并形成豎向環流，攪拌混合更均勻：氣泡小，氧利用率和動力效率高。根據相關機構測試，微孔曝氣系統遠高于常用的曝氣頭曝氣方式。同時運行中應對曝氣系統的進行優化控制，達到降低風機能耗的目的，可選用漸減式的曝氣方案，來達到精準曝氣，降低耗能的目的。此種曝氣系統為污水場降低風機的能耗提供了有利的支持。

污水場處理場所需的空氣量的大小，主要是通過活性污泥系統的溶解氧進行控制，污水中溶解氧由在線溶解氧儀進行測量。由于基礎設計階段曝氣風機選型為羅茨風機，確定使用空氣懸浮風機是在2020年4月份確定，

5月份完成采購，設備資料返回較晚，控制系統已完成，結合空氣懸浮風機的控制模式，初期建議采用恒定流量模式，確保生化池需氧量同時避免運行中出現喘振情況出現，運行過程中根據污水的溶解氧含量.污水處理效果及時調整風機的流量設定參數。

后期污水處理場宜考慮采用空氣懸浮風機的D0聯鎖模式，D0連鎖模式可通過DCs系統實現：在水質水量變化時將溶解氧數據反饋至控制系統，然后將信號反饋至空氣懸浮風機調整風機轉速，要達到良好的運行效果，需要在運行過程中不斷摸索，確定溶解氧和空浮風機轉速的控制參數：采用以上運行方式，根據其余污水場電費支出情況核算污水場電費支出減少了約15%。由此可見采用此模式對降低污水場處理場運行成本起到了較大的作用。

結束語

綜上所述，污水處理場通過采用空氣懸浮風機達到節能降耗.優化運行的效果，如何有效利用新型的空氣懸浮風機需要在運行過程中不斷的研究和總結。

參考文獻

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