污水站曝氣風機的選型

上海與鑫機電科技有限公司

技術咨詢：秦

1998年8月，福建糖業股份有限公司的污水站進行改造。其污水處理工藝為接觸氧化處理工藝。原設計日處理污水11000m3。紙漿中段廢水8000 m3, 木糖污水3000 m3。曝氣系統配置4臺多級離心鼓風機。型號、特性見表1

1    問題的提出

機械設備故障處理復雜，檢修費用高。出口風溫太高，不適于生物生長。多級離心鼓風機的并聯操作較難，

1.1.機械設備故障處理復雜，檢修費用高。

污水站于1999年5月改造完畢，投入運行，運行半年后，由于多種原因D120-81多級離心鼓風機開始出現機械故障。首先是軸承燒毀，軸承座磨損，震動直至葉輪口環與蝸殼摩擦。鋁合金葉輪燒壞，購買原制造廠配件，請制造廠進行檢修指導，經過檢修，D120-81多級離心鼓風機還是出現同樣故障。不能正常工作。該設備重達7600KG，檢修必須有起重設備，而且動平衡要求很高，一般使用運行單位進行檢修有難度，需要專業檢修。檢修費用很高。

1.2.出口風溫太高，不適于生化處理。

生物處理工藝，污水處理溫度對處理效果的影響見圖1。研究發現處理溫度由20℃提高到40℃時，BOD去除率由98%降至91%，COD去除率由80%降至70%。溫度在升高，COD、BOD的去除率進一步下降。可見，如果污水處理溫度超過40℃。將會給生物處理帶來很不利的影響。

從D120-81  D60-81離心鼓風機特性表中看出，出口風溫高于70℃。在夏季，氣溫高，紙漿中段廢水帶來的水溫，進入污水站溫度已接近40℃。顯然風機出口的風溫偏高，不適于生物處理工藝。

1.3.多級離心鼓風機的工作原理及特性：

多級離心鼓風機是把原動機的機械能轉變為氣體壓力能的一種旋轉葉片機械。當氣體通過進氣室均勻地進入葉輪后，在旋轉的葉片中受離必力作用以及在葉輪中的擴壓作用，使氣體獲得壓力能和速度能，由葉輪高速流出的氣體經擴壓器的擴壓作用，使一部分速度能轉變成壓力能。如此氣體經過幾級連續壓縮，獲得所要求的氣體壓力。

因為空氣的可壓縮性很大。D120-81  D60-81離心鼓風機是離心式而非容積式風機。當使用氣壓（曝汽水壓加上風管壓力損失）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。

綜上所述，多級離心鼓風機作為污水站曝氣風機還需要進一步改進。

2    選擇其它風機我們遵循設備選型的三個基本原則。

設備選型的三個基本原則：（1）生產上適用，所選擇的設備是和生產工藝的實際需要；（2）技術上*，它以生產適用為前提，以獲得zui大經濟效益為目的，考慮實情不追求，防止選擇即將淘汰的設備；（3）經濟上合理。應將生產上適用、技術上*和經濟上合理三者統一權衡。

2.1 設備選型的基本原則一

生產上適用，俗話說，量體裁衣，要知道自己的體格、尺碼，購置的衣服才能得體。需要多大規格風機，首先對曝氣總量進行測算。
由于木糖停產，現污水日處理8000m3，對污水進行BOD5實測，測得BOD5460mg/l。
2.1.1　需氧量計算

O2 = a'QSr + b'VXv

式中　O2為接觸氧化，生物總需氧量kg/d;
Q為污水總量m3/d，8000m3/d;
Sr為去除的BOD5濃度mg/l，400mg/l；
Sr =Si-Se
Si 為進水的BOD5濃度mg/l，460mg/l；
Se 為出水的BOD5濃度mg/l；60mg/l
V為接觸氧化池的總容積m3，4500m3；
Xv為MLVSS濃度mg/l；2400mg/l
Xv＝fX
f為MLVSS／MLSS比值，一般取值0.7～0.8，取值0.8；
X為MLSS濃度mg/l，3000mg/l；
a'、b'紙漿廢水經驗系數，a'取0.38，b'取0.092。   
O2 =0.38×8000×400+0.092×4500×2400=2209600 g/d

2.1.2　風機總供風量計算

Qf = O2/(0.28×ε)
Qf 為風機總共風量，m3/d ；； 
0.28標準狀態（0.1MPa 20C）下每立方米空氣中含氧量 kg/m3；
ε 接觸氧化池氧的利用率 %，ε=12～20 ，取12%；
Qf =2209600/280×12%=65761.9 m3/d

每分鐘接觸氧化池的曝氣量為65761.9/（24×60）=45.67 m3/min

2.2　 設備選型的基本原則二

技術上*，它以生產適用為前提，以獲得zui大經濟效益為目的，防止選擇即將淘汰的設備。

2.2.1　 三葉羅茨鼓風機在污水處理工程中廣泛應用，是容積式風機，強制送風，技術上能夠滿足工藝要求，操作簡單，容易維護，機械效率高。

三葉羅茨鼓風機的工作原理

羅茨風機結構: 羅茨風機為容積式風機，在兩根平相行的軸上設有兩個三葉型葉輪，輪與橢圓形機箱內孔面及各葉輪三者之間始終保持微小的間隙，兩葉輪互為反方向勻速旋轉，而且結構簡單，運轉平穩，性能穩定。

工作原理：兩個三葉型葉輪在箱體內互為反方向勻速旋轉，使箱體和葉輪所包圍著的一定量的氣體由吸入的一側輸送到排出的一側。

三葉羅茨風機的特點: 1、輸送的風量與轉數成比例；2、三葉型葉輪每轉動一次由兩個葉輪進行三次吸氣、三次排氣，與二葉型相比，氣體脈動變少，負荷變化小；

2.2.2　三葉羅茨風機技術特征能夠滿足工藝要求。

三葉羅茨風機出口風溫＜60℃。比D120-81  D60-81離心鼓風機的出口風溫低，較有利生物處理。能夠滿足工藝要求。

2.2.3　三葉羅茨風機操作簡單，容易維護，機械效率高。

三葉羅茨風機兩支葉輪始終由同步齒輪保持正確的相位，不會出現互相碰觸現象，因而可以高速化，不需要內部潤滑。可以長期連續運轉。高速率。齒輪箱內設有齒輪油甩油裝置，因此不會產生漏油的現象

三葉羅茨風機機械強度高，噪聲低，振動小。操作簡單，容易維護，機械效率高。

考慮選擇三葉羅茨鼓風機，型號3HE-145三臺。設備特性見表2。

兩臺3HE-14三葉羅茨鼓風機（一臺流量 31.7m2/mim，一臺流量15m2/mim）并聯運行可以滿足生產要求，一臺備用。

2.3　 設備選型的基本原則三：經濟上合理，投資效益

2.3.1　 總投資測算。
增設三臺3HE-14三葉羅茨鼓風機。羅茨鼓風機的出風口接入曝氣風管。（投資測算表，表3）

 
2.3.2.運行費用（用電量）對比 　

改造前按運行一臺D120-81離心鼓風機計算，運行一年需要電費：2466816元。

改造后按運行一臺3HE-145、流量31.7 m2/mim三葉羅茨鼓風機和一臺3HE-145、流量16 m2/mim三葉羅茨鼓風機計算，運行一年需要電費：953084

改造后每年節省電費：2466816-953084=1513732元。

總投資不足13萬元，每年節省電費150萬元，顯而易見，投資效益
 
3.      運行效果。

實際運行情況：1999年12月對污水站曝氣風機進行更新改造并投入運行，冬，春季氣溫較低，運行一臺流量31.7 m2/mim三葉羅茨鼓風機，就能滿足生產工藝要求，夏季氣溫較高，運行一臺流量31.7 m2/mim，一臺流量16 m2/mim，共兩臺三葉羅茨鼓風機，充分滿足生產工藝要求。接觸氧化池的保其效果非常理想，改造前后污水站出水指標見表5。