空氣懸浮離心鼓風機在污水處理廠中的應用

宋文清

（上海市政工程設計研究總院，上海200092）

0 前言

目前，隨著污水處理率要求的提高，全國各大城市興建了大量污水處理廠。在這些城市污水處理廠中，處理工藝大多是采用活性污泥法的鼓風曝氣。鼓風曝氣是將壓縮空氣通過管道送入曝氣池的擴散設備，以氣泡形式分散進入混合液，使氣泡中的氧迅速擴散轉移到混合液中，供給活性污泥中的微生物。因此，鼓風機成了污水處理領域重要的工藝設備之一。污水處理廠鼓風機的能耗占總能耗比例較大，約占到整個污水廠能耗的30%～50%。選擇高效、節能的鼓風機對污水處理廠的投資大小和運行管理費用具有重要的意義。

1 污水廠常用鼓風機工作原理分析

目前，污水處理廠常用鼓風機的機型主要有羅茨風機、單級離心鼓風機，近幾年又出現了空氣懸浮鼓風機和磁懸浮鼓風機等。下面主要對羅茨風機、單機離心鼓風機和空氣懸浮鼓風機從工作原理等方面進行分析。

1.1 羅茨風機

羅茨風機是容積式鼓風機。由于轉子的不斷旋轉,被抽氣體從進氣口吸入到轉子與泵殼之間的空間內,再經排氣口排出。由于吸氣后空間是全封閉狀態，所以在泵腔內氣體沒有壓縮和膨脹。但當轉子頂部轉過排氣口邊緣，空間與排氣側相通時,由于排氣側氣體壓強較高,則有一部分氣體返沖到空間中去,使氣體壓強突然增高。當轉子繼續轉動時,氣體排出泵外。

羅茨風機屬于恒流量風機，其特點是強制流量，在設計壓力范圍內，管網阻力變化時其流量變化很小；在流量要求穩定而阻力變化幅度較大的工作場合，可予自動調節，故工作適應性較強。與離心風機相比價格低，而它的噪音大，存在潤滑油向氣缸滲漏的缺點，同時其風量調節只能采用調節轉速法和旁路放風閥法，調節轉速法效率較低，旁路放風閥法則造成能量浪費，因此只適用于小型污水處理廠。

1.2 單級高速離心鼓風機

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。由于入口呈負壓，使外界氣體在大氣壓的作用下立即補入，在葉輪連續旋轉作用下不斷排出和補入氣體，從而達到連續鼓風的目的。同等功率下，風壓和風量一般成反比。

單級離心風機屬于恒壓風機，工作的主參數是風壓，輸出的風量隨管道和負載的變化而變化，風壓變化不大。它采用滑動齒輪軸承，通過齒輪加速方式運行，技術成熟。其特點是轉速高、轉速一定時風壓比較穩定；通過調節出口導葉系統來進行風量調節；需要潤滑循環系統和冷卻系統等。一般在大中型污水處理廠中采用。

1.3 空氣懸浮離心鼓風機

它也是離心鼓風機的一種。但由于采用了高速直聯電機，與常規的依靠齒輪增速形式的風機有本質的區別。由于沒有了齒輪增速，大大減少了因為機械傳動和機械摩擦而產生的能源消耗，大大提升了效率。

空氣懸浮離心鼓風機依靠空氣力場使軸承懸浮并保持高速運轉。這種軸承與傳統的滾柱軸承不同，運行時回轉軸和軸承之間沒有物理接觸點，所以無需潤滑油，能量損耗低；通過變頻器調節電機轉速來調節風量，精度較高；冷卻方式為進風自冷卻；具有高效、節能、低噪音、運行可靠和長期無需維修保養的特點。適宜在大中型污水處理廠中采用。

2 鼓風機性能綜合比較

針對污水處理廠常用的羅茨風機、單機離心鼓風機和空氣懸浮鼓風機進行綜合比較，如表1所列。

表1 鼓風機綜合比較表

從表1中可知，空氣懸浮鼓風機在效率、節能、風量調節和安裝維護上具有一定的優勢。在污水處理領域具有廣闊的應用前景。

3 工程實例

3.1 工程概況

蕪湖市三山區濱江污水處理廠位于安徽省蕪湖市三山區濱江工業園內。近期規模為3萬m3/d，中期規模為6萬m3/d，遠期規模為14萬m3/d。現設計規模為近期3萬m3/d，處理工藝采用多模式A/A/O污水處理工藝，出水水質達到《城鎮污水處理廠污染物排放標準》（GB18918-2002）一級B排放標準后排入長江。

3.2 鼓風機形式

采用的鼓風機形式：空氣懸浮離心鼓風機（見圖1）

數量：3臺（2用1備）

單機流量：70 m3/min

風壓：7 m H2O

單機功率：115 kW

每臺鼓風機進口處配置過濾器。在出風口設置電動旁通閥及消音器，在出風管上設止回閥和手動蝶閥。風機整體采用隔音罩密封，整體布置簡潔，噪音低。

鼓風機采用變頻器控制電機轉速來調節風量。冷卻方式為進風自冷卻。過濾后的空氣經鼓風機壓縮后排到集氣總管，每臺鼓風機根據流程要求自動控制其流量變化。其能耗比較見表2所列。

表2 鼓風機能耗比較表

由表2可知，按電費0.60元/度計算，采用空氣懸浮離心鼓風機能耗較單級高速離心鼓風機節省約12%，較羅茨風機節省31%。由于污水處理廠鼓風機的能耗占總能耗比例較大，選擇效率高、節能的空氣懸浮離心鼓風機可以大大節約運行成本。

3.3 鼓風機房布置

鼓風機房平面尺寸為20.35 m×8.63 m，其土建尺寸按中期規模設施，設備按近期規模配置。房間內共設有6個機位。近期配置3臺（2用1備）鼓風機，中期再增加3臺，共6臺（4用2備）。

空氣懸浮離心鼓風機外形尺寸較小，重量較輕，鼓風機房內無需起吊裝置及機械通風裝置。鼓風機房平面布置見圖2所示。

4 結語

空氣懸浮離心鼓風機是近幾年來興起的一種新型的離心鼓風機。該風機具有效率高、較其他風機更為節能的特點；且由于其外形尺寸小、重量輕，可節約鼓風機房的土建成本；同時其安裝和維護都相對比較簡單。因此，空氣懸浮離心鼓風機在污水處理廠中有比較廣闊的應用前景。

[1]段立文，黃志雄.淺析污水處理廠風機選型[J].環境技術.2005，(01).