多功能高效曝氣機行業標準解讀

陸 斌，王春蘭，毛國峰（.江蘇亞太水處理工程有限公司，江蘇 泰興 5400；.機械工業環保產業發展中心，北京 0083）

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多功能高效曝氣機行業標準解讀

陸 斌1，王春蘭2，毛國峰1
（1.江蘇亞太水處理工程有限公司，江蘇 泰興 225400；2.機械工業環保產業發展中心，北京 100823）

摘 要：從表面曝氣機生產制造企業的角度，對該行業標準的主要技術規范進行了解讀分析，有助于相關設計和制造人員掌握表面曝氣機的關鍵技術點，幫助表面曝氣機加工制造和檢驗人員加強質量控制。

關鍵詞：曝氣機；能效比；技術設計；制造；檢驗

1　概述

曝氣機是污水處理工藝中最關鍵的高能耗設備，其能耗占污水處理工藝中總能耗的60%以上，高效低耗曝氣設備的推廣應用可大幅度降低污水處理費用，更符合國家節能、減排、降耗、增效的產業政策。

2016年3月1日，《多功能高效曝氣裝置》行業標準首次實施，該標準從曝氣機關鍵零部件的設計、制造、檢驗等方面進行了詳細的規范，尤其是曝氣機的性能要求、能效比有了很大的提升。該行業標準的實施，標志著國產污水處理表面曝氣機技術在國際污水處理表面曝氣領域贏得了話語權，占據了主導性地位。

2　制定《多功能高效曝氣裝置》行業標準的意義

國內的環保裝備制造起步于20世紀80年代，雖然經歷了長期的發展，但曾在一段時期內處于簡單的仿制，或只進行了不適宜的簡化，導致產品普遍存在能效低下、耐用性差、壽命短、曝氣充氧能力嚴重不足等問題，更沒有國際市場。如科威特、菲律賓、甚至斯里蘭卡等國家的項目業主，在進行水處理項目談判時，對中國生產的環保裝備基本都予以否定。造成這種情況的主要原因，既有對我國部分產品粗制濫造的固有成見，更因為我國的環保裝備行標或國標要求太低，過程控制及檢測不嚴格，導致整機質量無法保障。

標準，對于一個行業的重要性毋庸置疑，因為一個行業的標準就是該行業的門檻，標準要求的高低關系到一個行業的發展。

國內關于表面曝氣機的現行標準，如《環境保護產品技術要求豎軸式機械表面曝氣裝置》（HJ/T247-2006）規定的充氧性能：動力效率為1.88kgO2/kW·h，該標準中的曝氣充氧性能要求偏低，主要是因為在制定該標準時的曝氣機技術還未得到發展；《倒傘型表面曝氣機》（JB/T10670-2014）規定豎軸式表面曝氣機動力效率為2.2kgO2/kW·h，但此后未再進行修訂，隨著污水處理技術的不斷發展，該標準中要求的動力效率太低，嚴重誤導了用戶的選型應用，更成為了阻礙行業健康發展的“絆腳石”。

近年來，國內大多數環保設備制造企業加快了研發的步伐，有些企業制造的表面曝氣機已在污水處理現場無故障連續運行10年以上，國產曝氣機技術已取得了長足的進步。

《多功能高效曝氣裝置》行業標準的實施，響應了時代發展的步伐，該標準代表了大多數曝氣裝置制造企業的設計水平和制造實力，也是污水處理曝氣裝置行業真實水平的體現。

3　新標準的主要內容

3.1首次提出能效比值概念

《多功能高效曝氣裝置》行業標準，首次提出了能效比值的概念。之前在一些手冊和書本中，對于理論動力效率和能效比值沒有統一的認識，由于概念不清，極易造成混淆。新標準對理論動力效率和能效比值重新進行了定義，便于統一認識、理解。

理論動力效率是評價曝氣裝置的水力構件—葉輪的技術指標，因為對葉輪來說，其充氧理論動力效率是按軸功率計算的結果，該值并不隨電機和傳動機構的變更而改變，且不同結構的葉輪具有不同的理論動力效率值，因此該值具有同類可比性。

能效比值是評價曝氣裝置的實際充氧量與實際總能耗的指標數值，即在同等條件下，每消耗1度電與向水體充入的氧的比值，該指標數值能直觀地反映曝氣裝置的節能、降耗效果。

曝氣裝置是污水處理工藝中不可缺少的關鍵高能耗設備，其能效比已被越來越多的人所關注，但因國產曝氣裝置的能效比值差別較大（不同能效等級曝氣裝置的工作效果圖見圖1），有的能效比值較低的曝氣裝置只能采用虛夸的方法吸引用戶，導致在實際應用中因嚴重充氧不足而影響了污水的處理效果。

圖1　不同能效等級曝氣裝置工作效果圖

新標準將曝氣裝置的能效等級分為三類，兼顧了不同技術含量的曝氣裝置，沒有將性能較差的曝氣裝置否定排除，給一些老企業留下了市場發展的空間。通過能效等級的劃分，不同能效等級的曝氣裝置更利于市場發展導向，同時也能警醒相關企業不能安于現狀，要認識到能效等級的差距即是其被市場淘汰與否的決定條件，可有效激勵這些企業不斷自主創新，提升產品技術含量和制造質量，避免落伍而被市場淘汰。

3.2對電機提出高效要求

新標準對曝氣裝置的驅動電機作出了較為嚴格的規定，要求設備必須使用最新的高效電機，不允許因為市場競爭價格因素而采用非標或已淘汰的電機。因為，曝氣裝置選用的電機能效等級直接影響裝置的能效比值，同時，新標準對變頻電機的使用也作出了規范化要求。在實際應用中，還存在一些采用普通電機加變頻裝置來實現變頻的案例，這種不科學的變頻裝置，既浪費了能源，又缺少安全可靠性。

3.3對減速機構提出規定

新標準對于驅動減速機構安全工況系數的選取作出了規范要求，這項規定可有效防止一味地強調保障使用壽命而刻意加大安全工況系數，從而造成能源浪費。如，SEW在為國內山東某污水處理廠額定功率為160kW的曝氣裝置配套減速機時，采用了2.8的安全工況系數，這種“大馬拉小車”的形式極大地浪費了電能。事實上，若要延長曝氣裝置減速機構的使用壽命并非僅靠提高安全系數，而應從產品的結構上加以優化提升。

新標準特別對減速機構齒輪選用的材質及熱處理要求作出了規定，因國內的某些減速機生產企業為了追求利益最大化，選用的齒輪材質不符合工況要求或熱處理工藝不符合要求，導致減速機易損壞、壽命短（見圖2），嚴重影響生產的正常進行，且重新匹配同樣的齒輪不僅周期長，而且價格高，用戶也不能接受。

圖2　國產某品牌減速機齒輪嚴重損壞

3.4對易損標準件軸承提出技術要求

新標準對軸承的選用也作出了規范性要求。軸承選用之前存在許多誤區，如，一些招投標書中均要求軸承應能使用106小時，實際上，污水處理曝氣裝置不同于普通間歇性工作的減速機，其是24小時連續不能停歇的運轉設備，且其工作環境非常惡劣，軸承是易損件，要求106小時的工作壽命根本不可能實現。

3.5對曝氣葉輪提出較高要求

葉輪是曝氣機的關鍵水力部件，當葉輪的尺寸公差或形位公差較大時，則在旋轉工作時會產生嚴重的不平衡，必然會產生擾動和振擺，從而使減速機更易損壞。

新標準對曝氣葉輪的尺寸公差和形位公差作出了具體的規范要求，有益于設計、制造人員參照執行。新標準還在附錄A中圖文并茂地介紹了葉輪尺寸公差和形位公差的測量檢驗方法，使標準更具指導性和可操作性。

3.6關于使用壽命

曝氣裝置是污水處理工藝中的關鍵設備，由于購置費用較高，用戶通常希望其使用壽命越長越好。因此，在連續不停歇運轉的惡劣工況下，曝氣裝置的可靠性尤其重要。圖3是曝氣裝置使用3年后便損壞的國外某品牌減速機和因充氧嚴重不足而報廢的曝氣葉輪，用戶再投入的費用很高。

新標準中規定了曝氣裝置整機的使用壽命不少于8年，這完全是從用戶角度出發，保護用戶利益的規定。用戶使用符合新標準規定的曝氣裝置則無后顧之憂。

圖3　工作數年后損壞的進口減速機和更換掉的高能耗曝氣葉輪

4　結語

（1）《多功能高效曝氣裝置》行業標準，較全面地對曝氣裝置的各個關鍵零部件進行了規范要求，同時詳細介紹了裝置的關鍵部件—葉輪的檢驗檢測方法。國內的豎軸式表面曝氣裝置制造企業，若能完全按新標準的要求進行設計、制造和檢驗，則國產豎軸式表面曝氣裝置的性能均完全有可能達到新標準規定的一級能效等級要求。

（2）《多功能高效曝氣裝置》行業標準兼顧了一些企業的實際設計、制造水平，同時具有一定前瞻性，既催化了有關企業不斷積極創新的步伐，又警示了保守落伍的企業，并指明了發展方向，給予企業足夠的上升空間。

Explain Standards of Aerator with Multi-function and High Efficiency

LU Bin1， WANG Chun-lan2， MAO Guo-feng1
（1.Jiangsu Yatai Water Treatment Engineering Co.， Ltd， Taixing Jiangsu 225400；2.Development Center for Machinery & Environmental Protection Industry， Beijing 100823， China）

Abstract:From the point of view of the surface aerator manufacturing enterprises， the paper explains and analyzes the main technical criteria of the industry standards， so as to assist the designers and producers to grasp the key points of surface aerator， and assist the producers and inspectors of the surface aerator to enhance the quality control.

Keywords:aerator； effciency ratio； technical design； manufacture； checking

中圖分類號：X703

文獻標志碼：A

文章編號：1006-5377（2016）05-0017-03