在城市污水處理廠(chǎng)，鼓風(fēng)曝氣所占的能耗占到總能耗的一半左右，選擇合適的曝氣風(fēng)機在節約運行成本中占著(zhù)至關(guān)重要的作用。

1曝氣用鼓風(fēng)機分類(lèi)

好氧池曝氣常用的風(fēng)機有四類(lèi)：羅茨鼓風(fēng)機、多級離心風(fēng)機、單級高速離心風(fēng)機和磁(空氣)懸浮風(fēng)機。

2鼓風(fēng)機介紹

1、羅茨鼓風(fēng)機

羅茨鼓風(fēng)機目前多為三葉型，每轉動(dòng)一圈由兩組三葉型葉輪完成3次吸、排氣。結構簡(jiǎn)單，性能穩定。羅茨鼓風(fēng)機屬于容積式風(fēng)機，其特點(diǎn)是在最高設計壓力范圍內，管網(wǎng)阻力變化時(shí)，流量變化很小。羅茨風(fēng)機的性能曲線(xiàn)如下：

從性能曲線(xiàn)可知，羅茨風(fēng)機風(fēng)量受壓力變化影響小。當曝氣池液位變化時(shí)，鼓風(fēng)量基本不變。

風(fēng)量調節：羅茨風(fēng)機風(fēng)量受轉速控制，風(fēng)量調整可通過(guò)變頻調速進(jìn)行，變頻后風(fēng)壓可以維持。

2、多級離心風(fēng)機

離心鼓風(fēng)機是電機帶動(dòng)風(fēng)機葉輪旋轉，使葉片之間的氣體在離心力的作用下甩出，外界氣體通過(guò)葉輪中間形成的負壓吸入，達到連續鼓風(fēng)的目的。在常規轉速下單級離心升壓有限，采用多級串接的方式可達到升壓要求，稱(chēng)為多級離心風(fēng)機。多級離心風(fēng)機典型的性能曲線(xiàn)如下：

從性能曲線(xiàn)可知，多級離心風(fēng)機隨風(fēng)壓變化流量變化較大。當曝氣池液位變化時(shí)，鼓風(fēng)量會(huì )有變化。

風(fēng)量調節：多級離心風(fēng)機風(fēng)量調節可通過(guò)變頻進(jìn)行，變頻后風(fēng)壓會(huì )相應降低，變頻范圍受到一定限制。

3、單級高速離心風(fēng)機

單級高速離心風(fēng)機指提高風(fēng)機轉速，通過(guò)單級離心即可達到工藝的升壓要求。單級高速離心風(fēng)機風(fēng)量大、效率高，對制造水平要求較高。單級高速離心風(fēng)機的性能曲線(xiàn)如下：

從性能曲線(xiàn)可知，單級高速離心風(fēng)機隨風(fēng)壓變化流量變化非常大。當曝氣池液位發(fā)生變化時(shí)，鼓風(fēng)量變化會(huì )較大。

風(fēng)量調節：?jiǎn)渭壐咚匐x心風(fēng)機可通過(guò)進(jìn)口導葉調整，風(fēng)量調整時(shí)不影響風(fēng)壓，同時(shí)可以降低風(fēng)機軸功率，達到節能效果。由于變頻調節時(shí)，風(fēng)壓下降幅度會(huì )較大，可能會(huì )無(wú)法滿(mǎn)足工藝要求，單級高速離心風(fēng)機一般不用變頻調節風(fēng)量。

4、磁(空氣)懸浮風(fēng)機

磁(空氣)懸浮離心風(fēng)機是通過(guò)磁或空氣的作用，使轉動(dòng)軸形成懸浮狀態(tài)，摩擦阻力小，效率高，也可以通過(guò)進(jìn)口導葉調整風(fēng)量。懸浮離心風(fēng)機由于摩擦力小，風(fēng)機效率會(huì )更高。

磁(空氣)懸浮風(fēng)機葉輪也為單級高速類(lèi)型，性能曲線(xiàn)與單級高速離心風(fēng)機類(lèi)似。

3性能比較

不同的曝氣風(fēng)機有著(zhù)不同的適用范圍，羅茨風(fēng)機、多級離心風(fēng)機和單級高速離心風(fēng)機各自的流量范圍也有較大的差異，羅茨風(fēng)機在小流量范圍，多級離心中流量范圍，單級高速離心風(fēng)機在高流量范圍。羅茨風(fēng)機：1~100m3/min;多級離心風(fēng)機：20~400m3/min;單級高速離心風(fēng)機：40~1000m3/min。

三種風(fēng)機的流量與功率的比較見(jiàn)下圖。

從上圖中可知，在風(fēng)機的效率方面單級高速離心風(fēng)機最高，多級離心風(fēng)機其次，羅茨風(fēng)機最低。同樣的供風(fēng)量，羅茨風(fēng)機能耗最高，單級高速離心風(fēng)機能耗最低。

從設備采購成本看，羅茨風(fēng)機成本最低，多級離心風(fēng)機居中，單級高速離心風(fēng)機最高。綜合考慮能耗、設備采購及運行維護費用等因素，三種風(fēng)機的流量與單位綜合成本比較見(jiàn)下圖。

其中，羅茨風(fēng)機由于能耗較高，單位流量綜合成本高于多級離心和單級高速離心風(fēng)機。在100m3/min以上的流量時(shí)，由于單級高速離心風(fēng)機具有更高的運行效率，綜合成本優(yōu)于多級離心風(fēng)機。

在小流量范圍內羅茨鼓風(fēng)機具有價(jià)格優(yōu)勢，在中流量范圍內，多級離心風(fēng)機性?xún)r(jià)比較好，高流量時(shí)，單級高速離心風(fēng)機綜合成本最低。在實(shí)際選型中還要考慮流量調節的需求、安裝條件以及運行維護方便性等因素。

磁(空氣)懸浮風(fēng)機相對于其他三種鼓風(fēng)機，效率更高，更節能，而且噪音很低，但是成本最高，維護復雜，目前應用于現場(chǎng)環(huán)境標準要求高，舍得花成本的企業(yè)。一般的污水處理廠(chǎng)承擔不起，隨著(zhù)磁(空氣)懸浮風(fēng)機的國產(chǎn)化，以后成本會(huì )越來(lái)越親和!

4曝氣鼓風(fēng)機選型中需要注意的幾個(gè)問(wèn)題

1、按實(shí)際情況計算參數

在污水廠(chǎng)鼓風(fēng)機選型時(shí)，風(fēng)機廠(chǎng)家產(chǎn)品樣本上給出的均是標準進(jìn)氣狀態(tài)下的性能參數，然而風(fēng)機在實(shí)際使用中并非標準狀態(tài)，當鼓風(fēng)機的環(huán)境工況如溫度、大氣壓力以及海拔高度等不同時(shí)，風(fēng)機的性能也將發(fā)生變化，設計選型時(shí)就不能直接使用產(chǎn)品樣本上的性能參數，而需要根據實(shí)際使用狀態(tài)將風(fēng)機的性能要求，換算成標準進(jìn)氣狀態(tài)下的風(fēng)機參數來(lái)選型。

2、出口壓力影響因素的分析

容積式鼓風(fēng)機排氣壓力的高低并不取決于風(fēng)機本身，而是氣體由鼓風(fēng)機排出后裝置的情況，即所謂“背壓”決定的， 曝氣鼓風(fēng)機具有強制輸氣的特點(diǎn)。

鼓風(fēng)機銘牌上標出的排氣壓力是風(fēng)機的額定排氣壓力。實(shí)際上，鼓風(fēng)機可以在低于額定排氣壓力的任意壓力下工作，而且只要強度和排氣溫度允許，也可以超過(guò)額定排氣壓力工作。

對于污水處理廠(chǎng)而言，排氣系統所產(chǎn)生的絕對壓力(背壓)為管路系統的壓力損失值、曝氣池水深和環(huán)境大氣壓力之和。若由于某種原因，如曝氣頭或管路堵塞，使管路系統的壓力損失增加，背壓也會(huì )升高，于是鼓風(fēng)機的壓力也就相應升高;又若曝氣頭破裂或管路泄漏等原因，管路系統的壓力損失則會(huì )減少，背壓便不斷降低，鼓風(fēng)機的壓力也隨之降低。

綜上所述，確定曝氣鼓風(fēng)機壓力時(shí)，只需要鼓風(fēng)機在標準狀態(tài)下所能達到的絕對壓力等于使用狀態(tài)下的大氣壓力、曝氣池水深和管路損失之和。

3、鼓風(fēng)機空氣流量因素

在計算污水處理的需氧量時(shí)，其結果為標準狀態(tài)下所需氧的質(zhì)量流量qm(kg/min) ，再將其換算成標準狀態(tài)下所需空氣的容積流量qv1(m3/min) ，如果鼓風(fēng)機的使用狀態(tài)不是標準狀態(tài)，例如在高原地區使用，則空氣密度、含濕量會(huì )發(fā)生變化，鼓風(fēng)機所供應的空氣容積流量與標準狀態(tài)是相同的，而所供空氣的質(zhì)量流量將減少，有可能導致供氧量不足。

因此，必須計算出能供應相同質(zhì)量流量的容積流量，即換算流量qv2。在高原地區使用時(shí)，環(huán)境大氣壓力也會(huì )發(fā)生變化，壓力比相應升高，那么，羅茨鼓風(fēng)機的泄漏流量qvb則會(huì )增大，這將導致鼓風(fēng)機所供應的空氣容積流量減少，也可能造成供氧量不足。

因此，設計時(shí)必須考慮使用條件發(fā)生變化時(shí)各種因素的影響，以保證風(fēng)機所供應的實(shí)際空氣流量能夠滿(mǎn)足使用要求，并需計算出換算流量qv2和泄漏流量qvb2。

4、注意冬季和夏季的區別

鼓風(fēng)機選型應關(guān)注鼓風(fēng)機供氣流量的變化規律對于同一臺鼓風(fēng)機，在冬季和夏季，其容積流量是不會(huì )發(fā)生變化的，但因空氣密度的不同質(zhì)量流量會(huì )發(fā)生變化，也就是說(shuō)供氧量會(huì )有所不同。

鼓風(fēng)機在標準狀態(tài)與使用狀態(tài)下的容積流量是不變的，但因為空氣密度(ρ)、含濕量(ds) 等發(fā)生了變化，導致鼓風(fēng)機輸送至曝氣池的供氧量( FOR) 在冬季溫度降低時(shí)增加、夏季溫度升高時(shí)降低。例如，某一污水處理廠(chǎng)，選用上述計算例題中的羅茨鼓風(fēng)機，根據環(huán)境溫度變化，計算出鼓風(fēng)機的實(shí)際供氧量(FOR)，其一年的變化規律在實(shí)際運行過(guò)程中，由于進(jìn)水量、水質(zhì)、水溫等參數的變化，系統需氧量(SOR)也會(huì )發(fā)生變化在夏季，水溫較高，曝氣池需氧量(SOR)增大，但鼓風(fēng)機的供氧量(FOR)在減少，這是設計時(shí)考慮需氧量的最不利工況點(diǎn)，此時(shí)，供氧量、需氧量基本相當;在冬季，水溫降低，曝氣池需氧量(SOR)減少，但鼓風(fēng)機的供氧量(FOR)增大，此時(shí)，供氧量較需氧量大出許多。這是由于冬季氣溫降低，空氣密度增加，那么風(fēng)機所供給的干空氣的質(zhì)量流量較標準狀態(tài)大幅度增加，從而引起供氧量增加，從運行的實(shí)際測量情況來(lái)看，每年冬季曝氣池的溶解氧較夏季會(huì )高出1～3mg/L。

因此，在生產(chǎn)運行過(guò)程中，需要針對這種變化對設備進(jìn)行及時(shí)的調整，使鼓風(fēng)機的充氧能力與實(shí)際運行中的需氧量相適應。對于羅茨鼓風(fēng)機來(lái)說(shuō)，使用變頻器，通過(guò)改變風(fēng)機轉速來(lái)調整供風(fēng)量是很經(jīng)濟實(shí)用的。結論同一臺鼓風(fēng)機在不同的使用條件下，其性能的變化非常大，所以必須通過(guò)嚴謹的計算進(jìn)行選型，否則有可能導致生化系統的供氧不足;另外，在冬季和夏季由于空氣密度發(fā)生了變化，鼓風(fēng)機所供應氧氣的質(zhì)量流量變化很大，冬季供氧量大大超過(guò)了需氧量，所以，應采取變頻調速等措施使生化系統的溶解氧濃度保持穩定。