污水處理廠鼓風(fēng)供氣系統(tǒng)設(shè)計

污水處理廠的核心部位之一是鼓風(fēng)供氣系統(tǒng)。而鼓風(fēng)供氣系統(tǒng)是生化池等正常運行的關(guān)鍵，如果鼓風(fēng)供氣系統(tǒng)出現(xiàn)問題，則整個生化系統(tǒng)將癱瘓；鼓風(fēng)供氣系統(tǒng)也是整個污水處理廠造價較高及耗電量最大的設(shè)備系統(tǒng)，其能耗約占污水處理廠運行過程中總能耗的40 %以上。所以污水處理廠的鼓風(fēng)供氣系統(tǒng)好壞直接影響污水處理廠造價及運行成本。本文結(jié)合遼陽市弓長嶺區(qū)污水處理廠工程鼓風(fēng)供氣系統(tǒng)設(shè)計，從設(shè)備選型、供氣管線布置、節(jié)能和保證運轉(zhuǎn)可靠性幾個方面，談一些設(shè)計中的體會。 遼陽市弓長嶺區(qū)污水處理廠設(shè)計規(guī)模為3 萬m 3/d，其生化池采用氧化溝工藝，工藝需氣量為8 0 60 m 3/ h，氣水比 5.6∶1。鼓風(fēng)供氣系統(tǒng)由鼓風(fēng)機房和供氣管線組成。

1鼓風(fēng)機選型 鼓風(fēng)機的選型是鼓風(fēng)供氣系統(tǒng)設(shè)計過程中的重點。 城市生活污水處理廠常用的鼓風(fēng)機主要分為羅茨鼓風(fēng)機和離心鼓風(fēng)機兩種類型，它們有著各自的適用性。 1.1羅茨鼓風(fēng)機 它是一種容積回轉(zhuǎn)鼓風(fēng)機，是利用兩個或者三個葉形轉(zhuǎn)子在氣缸內(nèi)做相對運動來壓縮和輸送氣體的回轉(zhuǎn)壓縮機。這種鼓風(fēng)機結(jié)構(gòu)簡單，制造方便，工作適應(yīng)性較強，適用于低壓力場合的氣體輸送和加壓。與離心式鼓風(fēng)機相比價格低，體積小，結(jié)構(gòu)簡單，維修方便，使用壽命長，但風(fēng)量及風(fēng)壓較小，工作效率較低，噪音大；同時其風(fēng)量調(diào)節(jié)只能采用變頻調(diào)速和旁路放氣閥放氣，但其配套的變頻調(diào)速裝置的價格往往比羅茨鼓風(fēng)機本身價格還要高，旁路放氣閥放氣則造成能量浪費。一般適用于小型污水處理廠。 1.2離心式鼓風(fēng)機 它是利用裝有許多葉片的工作旋輪所產(chǎn)生的離心力來擠壓空氣，以達到一定的風(fēng)量和風(fēng)壓的。其與羅茨鼓風(fēng)機比較，運行平穩(wěn)可靠，供氣連續(xù)，工作效率高，噪聲較小，但外型尺寸較大，價格較高。 離心鼓風(fēng)機又分為多級低速型和單級高速型。單級高速型采用高轉(zhuǎn)速的方式來達到所需風(fēng)壓；多級低速型采用較低轉(zhuǎn)速，其結(jié)構(gòu)形式為多級渦殼葉輪串聯(lián)以逐級升壓的方式達到所需風(fēng)壓。單級高速型與多級低速型鼓風(fēng)機相比, 其流道短，減少了多級間的流道損失。單級高速離心鼓風(fēng)機主要采用節(jié)能效果好的進風(fēng)導(dǎo)葉片調(diào)節(jié)及變頻調(diào)節(jié)風(fēng)量方式，但其潤滑油系統(tǒng)較復(fù)雜，并且噪音比多級大；多級低速離心鼓風(fēng)機主要采用進風(fēng)管電動閥門調(diào)節(jié)及變頻調(diào)節(jié)風(fēng)量方式。綜上所述，單級高速型比多級低速型鼓風(fēng)機效率高、耗能小，但價格高，維護費用較高。離心鼓風(fēng)機適宜在中、大型污水處理廠中采用。 近些年來，一種名為空氣懸浮離心鼓風(fēng)機的新型風(fēng)機逐步在污水廠中進行了應(yīng)用。該種鼓風(fēng)機屬于單級高速型。其不需要齒輪箱增速器及聯(lián)軸器，由高速電機直接驅(qū)動，而電機采用變頻器來調(diào)速。鼓風(fēng)機葉輪直接與電機結(jié)合，而軸被懸浮于主動式空氣軸承控制器上，沒有物理接觸和無需潤滑油系統(tǒng)。同時空氣懸浮離心風(fēng)機采用一體化緊湊型設(shè)計，葉輪、高速電機、變頻器、空氣軸承及其控制系統(tǒng)集于一體，提高了安裝、操作的便利性。 空氣懸浮離心鼓風(fēng)機與同風(fēng)量的單級高速相比，單機體積小、重量輕，重量僅為同級別的普通單級離心鼓風(fēng)機的1/3，同樣風(fēng)量需要的鼓風(fēng)機房建筑面積小，節(jié)省土建投資；其震動小，噪音低；采用變頻調(diào)節(jié)風(fēng)量，較節(jié)能；結(jié)構(gòu)簡單、附屬系統(tǒng)少，無需專門設(shè)置起吊設(shè)備，空氣管道系統(tǒng)布置簡單，維修和維護方便。 遼陽市弓長嶺區(qū)污水處理廠為中型污水處理廠，設(shè)計采用空氣懸浮單級離心鼓風(fēng)機。

2鼓風(fēng)機風(fēng)量調(diào)節(jié) 生化池的需氣量是隨著其溶解氧含量的變化而不斷變化的，同時外界空氣溫度也會引起需氣量的改變。為了節(jié)省能量，需要不斷改變鼓風(fēng)系統(tǒng)的供氣量以適應(yīng)新的工況，這就需要對鼓風(fēng)機進行風(fēng)量調(diào)節(jié)。 鼓風(fēng)機的風(fēng)量調(diào)節(jié)主要有進出氣節(jié)流調(diào)節(jié)、進口導(dǎo)葉片調(diào)節(jié)和變速調(diào)節(jié)等方式，它們的主要特點如下。 2.1進出氣節(jié)流調(diào)節(jié) 通過改變進出氣閥門的開度來改變風(fēng)機性能曲線達到調(diào)節(jié)目的，是一種簡便常用的調(diào)節(jié)方法。其用于多級低速離心鼓風(fēng)機及羅茨鼓風(fēng)機的運行調(diào)節(jié)。 2.2進口導(dǎo)葉片調(diào)節(jié) 進口導(dǎo)葉調(diào)節(jié)裝置即在鼓風(fēng)機吸風(fēng)入口附近裝設(shè)一組可調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)角的進口導(dǎo)葉，其作用是使氣流在進入葉輪之前發(fā)生旋轉(zhuǎn)，造成扭曲速度。導(dǎo)葉可繞自身軸轉(zhuǎn)動，葉片每轉(zhuǎn)動一個角度就意味著變換一個導(dǎo)葉安裝角，使進入風(fēng)機葉輪的氣流方向相應(yīng)改變。 進口導(dǎo)葉調(diào)節(jié)風(fēng)量方式是通過進口導(dǎo)葉的預(yù)旋和節(jié)流作用，導(dǎo)致風(fēng)機性能曲線下降，從而使運行工況點變化，實現(xiàn)風(fēng)機流量調(diào)節(jié)。這種調(diào)節(jié)方法效率較高，調(diào)節(jié)范圍大，在提高風(fēng)機效率、實現(xiàn)自動控制等方面有明顯優(yōu)越性。但此裝置結(jié)構(gòu)復(fù)雜，對多級鼓風(fēng)機來說，如每一級前都采用導(dǎo)葉片，則整個裝置太復(fù)雜，如只對第一級采用導(dǎo)葉片，效果就不明顯，所以此法有一定的局限性，只有在單級高速離心風(fēng)機中使用效果最佳。 2.3變速調(diào)節(jié) 隨著科技的不斷發(fā)展，交流電機調(diào)速技術(shù)被廣泛采用。通過用變頻器改變電機的轉(zhuǎn)速方式來進行風(fēng)機流量的控制，可以大幅度減少以往機械方式調(diào)控流量造成的能量損耗。這是一種比較節(jié)能的調(diào)節(jié)方法，但此法會使設(shè)備復(fù)雜化，而且造價高，比較適用于中、小型鼓風(fēng)機。 遼陽市弓長嶺區(qū)污水處理廠的鼓風(fēng)機采用變速調(diào)節(jié)，可以節(jié)省大量能耗,降低運行費用。

3空氣過濾 為節(jié)省能耗、提高氧傳遞效率，目前污水處理廠曝氣池大多采用微孔曝氣器。這種曝氣頭的布氣孔徑為16 0μm左右，而從鼓風(fēng)機出來的壓縮空氣中含有過量的水汽和油滴， 同時還有固體雜質(zhì)，如鐵銹、沙粒、管道密封劑等，這些會損壞微孔曝氣器上的小氣孔，縮短微孔曝氣器的使用壽命或使之失效，所以鼓風(fēng)機進氣必須經(jīng)過過濾，以免堵塞系統(tǒng)末端微孔曝氣器。空氣過濾器的作用就是將壓縮空氣中的液態(tài)水、液態(tài)油滴分離出來，并濾去空氣中的灰塵和固體雜質(zhì)。末端微孔曝氣器一般要求通過的灰塵粒徑小于2μm， 除塵效率90 %以上。 鼓風(fēng)機的空氣過濾器按效率可分為粗效過濾器、中效過濾器、高效過濾器三種。因高效過濾器的過濾孔隙非常小，故在高效過濾器前應(yīng)設(shè)置低阻力的粗效過濾器以去除較大塵粒，粗效過濾器起到對高效過濾器的保護作用，有利于更好地發(fā)揮高效過濾器的作用，同時也能降低運行成本。粗效過濾器的濾料一般為無紡布、玻璃絲等，高效過濾器的濾料一般為超細玻璃纖維濾紙。一般污水處理廠設(shè)計采用粗效過濾器+中高效過濾器的方式，對鼓風(fēng)機進氣進行過濾。 本設(shè)計污水處理廠的空氣懸浮單級離心鼓風(fēng)機進氣采用自帶的粗效過濾器及中高效空氣過濾器，并且集成在設(shè)備機箱內(nèi)做到了節(jié)省空間。

4噪聲控制 鼓風(fēng)機運行時產(chǎn)生的噪聲是非常大的，噪聲主要來自鼓風(fēng)機運行時機體本身和進、出風(fēng)管道。通常采取的噪聲控制措施有消聲、隔音、減振等方法。 4.1消聲 在鼓風(fēng)機的進、出風(fēng)口安裝消聲器是控制鼓風(fēng)機空氣動力性噪聲的主要途徑之一。消聲器是允許氣流通過，卻又能阻止或減小聲音傳播的一種器件，是消除空氣動力性噪聲的重要措施，是控制噪聲的有效工具。消聲器可以很大地減少鼓風(fēng)機進、出風(fēng)口的空氣動力性噪聲。鼓風(fēng)機進、出風(fēng)口的消聲器一般采用微穿孔式消聲器。 4.2隔音 鼓風(fēng)機機體本身在運行過程中也產(chǎn)生很大噪聲，故一般在鼓風(fēng)機外設(shè)置隔音罩，以消除機組運行過程產(chǎn)生的噪聲；同時在條件允許的情況下，在鼓風(fēng)機房的內(nèi)壁、天棚粘貼多孔性吸聲材料，使之成為吸聲室，以減少鼓風(fēng)機房的噪聲對外界的干擾。 4.3減振 鼓風(fēng)機機組在運行過程的振動會產(chǎn)生低頻噪聲，其也是噪聲的一種來源。因此，減少鼓風(fēng)機運行過程的振動是控制噪聲的一種辦法。為此，在風(fēng)機進、出口連接處裝設(shè)柔性減振接頭，同時在鼓風(fēng)機與設(shè)備基礎(chǔ)連接處設(shè)置減振器，以減少鼓風(fēng)機運行過程的振動。 4.4管道降噪 將風(fēng)管盡可能布置在地面以下，利用土層吸音，可有效對管道降噪。 通過以上這些措施可以綜合控制整個鼓風(fēng)供氣系統(tǒng)的噪聲，從而達到環(huán)保的要求。

5供氣管線 供氣管線的設(shè)計主要對管道管徑的計算和對供氣系統(tǒng)各環(huán)路的壓力損失進行壓力平衡計算。其中對供氣系統(tǒng)各環(huán)路的壓力損失進行壓力平衡計算是重點，把供氣系統(tǒng)各并聯(lián)管段間的壓力損失差額控制在一定范圍內(nèi)，是保證系統(tǒng)運行效果的重要條件之一。污水處理廠的生化池設(shè)置一般在兩座以上，并且每座生化池都并聯(lián)布置若干供氣支管， 如果并聯(lián)管段間的壓力損失差過大，將出現(xiàn)生化池好氧段曝氣不均勻，影響污水處理效果。供氣系統(tǒng)各并聯(lián)環(huán)路的壓力損失的相對差額應(yīng)不超過15 %。供氣管線管道管徑應(yīng)按管內(nèi)空氣流速確定，其中干管10～15m/s，小支管按4～5m/s。為了保證供氣系統(tǒng)易于壓力平衡，建議供氣干管流速取大值，小支管流速取小值。考慮到供氣系統(tǒng)的漏風(fēng)量，在確定系統(tǒng)總風(fēng)量時應(yīng)附加5%～10 %的風(fēng)管漏風(fēng)率。

6結(jié)語 城市生活污水處理廠與城市居民日常生活息息相關(guān)，其安全穩(wěn)定的運行是居民安居樂業(yè)及城市環(huán)境安全的必要條件。鼓風(fēng)供氣系統(tǒng)是城市生活污水處理廠重要組成部分之一，其設(shè)計是否合理，運行是否安全、穩(wěn)定、節(jié)能，很大程度上決定城市生活污水處理廠運行效果。根據(jù)本工程對鼓風(fēng)供氣系統(tǒng)設(shè)計總結(jié)如下建議：鼓風(fēng)機設(shè)備選型應(yīng)根據(jù)污水廠的建設(shè)規(guī)模及建設(shè)標(biāo)準，選擇相應(yīng)類型的鼓風(fēng)機。鼓風(fēng)供氣系統(tǒng)應(yīng)在保證安全穩(wěn)定運行的前提下，通過不同的調(diào)節(jié)方式等方法降低系統(tǒng)能耗。在供氣管線的設(shè)計計算時，應(yīng)對供氣系統(tǒng)各環(huán)路的壓力損失進行壓力平衡計算。

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