污水站曝氣風(fēng)機(jī)的選型

上海與鑫機(jī)電科技有限公司

技術(shù)咨詢：秦

1998年8月，福建糖業(yè)股份有限公司的污水站進(jìn)行改造。其污水處理工藝為接觸氧化處理工藝。原設(shè)計(jì)日處理污水11000m3。紙漿中段廢水8000 m3, 木糖污水3000 m3。曝氣系統(tǒng)配置4臺(tái)多級(jí)離心鼓風(fēng)機(jī)。型號(hào)、特性見表1

1    問題的提出

機(jī)械設(shè)備故障處理復(fù)雜，檢修費(fèi)用高。出口風(fēng)溫太高，不適于生物生長。多級(jí)離心鼓風(fēng)機(jī)的并聯(lián)操作較難，

1.1.機(jī)械設(shè)備故障處理復(fù)雜，檢修費(fèi)用高。

污水站于1999年5月改造完畢，投入運(yùn)行，運(yùn)行半年后，由于多種原因D120-81多級(jí)離心鼓風(fēng)機(jī)開始出現(xiàn)機(jī)械故障。首先是軸承燒毀，軸承座磨損，震動(dòng)直至葉輪口環(huán)與蝸殼摩擦。鋁合金葉輪燒壞，購買原制造廠配件，請(qǐng)制造廠進(jìn)行檢修指導(dǎo)，經(jīng)過檢修，D120-81多級(jí)離心鼓風(fēng)機(jī)還是出現(xiàn)同樣故障。不能正常工作。該設(shè)備重達(dá)7600KG，檢修必須有起重設(shè)備，而且動(dòng)平衡要求很高，一般使用運(yùn)行單位進(jìn)行檢修有難度，需要專業(yè)檢修。檢修費(fèi)用很高。

1.2.出口風(fēng)溫太高，不適于生化處理。

生物處理工藝，污水處理溫度對(duì)處理效果的影響見圖1。研究發(fā)現(xiàn)處理溫度由20℃提高到40℃時(shí)，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(jìn)一步下降。可見，如果污水處理溫度超過40℃。將會(huì)給生物處理帶來很不利的影響。

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

1.3.多級(jí)離心鼓風(fēng)機(jī)的工作原理及特性：

多級(jí)離心鼓風(fēng)機(jī)是把原動(dòng)機(jī)的機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)闅怏w壓力能的一種旋轉(zhuǎn)葉片機(jī)械。當(dāng)氣體通過進(jìn)氣室均勻地進(jìn)入葉輪后，在旋轉(zhuǎn)的葉片中受離必力作用以及在葉輪中的擴(kuò)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(jīng)擴(kuò)壓器的擴(kuò)壓作用，使一部分速度能轉(zhuǎn)變成壓力能。如此氣體經(jīng)過幾級(jí)連續(xù)壓縮，獲得所要求的氣體壓力。

因?yàn)榭諝獾目蓧嚎s性很大。D120-81  D60-81離心鼓風(fēng)機(jī)是離心式而非容積式風(fēng)機(jī)。當(dāng)使用氣壓（曝汽水壓加上風(fēng)管壓力損失）大于或等于多級(jí)離心鼓風(fēng)機(jī)的額定壓力，氣體在蝸體內(nèi)隨葉輪旋轉(zhuǎn)。機(jī)械效能大大降低，不能保證生物需氧量。

綜上所述，多級(jí)離心鼓風(fēng)機(jī)作為污水站曝氣風(fēng)機(jī)還需要進(jìn)一步改進(jìn)。

2    選擇其它風(fēng)機(jī)我們遵循設(shè)備選型的三個(gè)基本原則。

設(shè)備選型的三個(gè)基本原則：（1）生產(chǎn)上適用，所選擇的設(shè)備是和生產(chǎn)工藝的實(shí)際需要；（2）技術(shù)上*，它以生產(chǎn)適用為前提，以獲得zui大經(jīng)濟(jì)效益為目的，考慮實(shí)情不追求，防止選擇即將淘汰的設(shè)備；（3）經(jīng)濟(jì)上合理。應(yīng)將生產(chǎn)上適用、技術(shù)上*和經(jīng)濟(jì)上合理三者統(tǒng)一權(quán)衡。

2.1 設(shè)備選型的基本原則一

生產(chǎn)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(guī)格風(fēng)機(jī)，首先對(duì)曝氣總量進(jìn)行測(cè)算。
由于木糖停產(chǎn)，現(xiàn)污水日處理8000m3，對(duì)污水進(jìn)行BOD5實(shí)測(cè)，測(cè)得BOD5460mg/l。
2.1.1　需氧量計(jì)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(jìn)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?cè)莘em3，4500m3；
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(jīng)驗(yàn)系數(shù)，a'取0.38，b'取0.092。   
O2 =0.38×8000×400+0.092×4500×2400=2209600 g/d

2.1.2　風(fēng)機(jī)總供風(fēng)量計(jì)算

Qf = O2/(0.28×ε)
Qf 為風(fēng)機(jī)總共風(fēng)量，m3/d ；； 
0.28標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)（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(shè)備選型的基本原則二

技術(shù)上*，它以生產(chǎn)適用為前提，以獲得zui大經(jīng)濟(jì)效益為目的，防止選擇即將淘汰的設(shè)備。

2.2.1　 三葉羅茨鼓風(fēng)機(jī)在污水處理工程中廣泛應(yīng)用，是容積式風(fēng)機(jī)，強(qiáng)制送風(fēng)，技術(shù)上能夠滿足工藝要求，操作簡(jiǎn)單，容易維護(hù)，機(jī)械效率高。

三葉羅茨鼓風(fēng)機(jī)的工作原理

羅茨風(fēng)機(jī)結(jié)構(gòu): 羅茨風(fēng)機(jī)為容積式風(fēng)機(jī)，在兩根平相行的軸上設(shè)有兩個(gè)三葉型葉輪，輪與橢圓形機(jī)箱內(nèi)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(zhuǎn)，而且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，性能穩(wěn)定。

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

三葉羅茨風(fēng)機(jī)的特點(diǎn): 1、輸送的風(fēng)量與轉(zhuǎn)數(shù)成比例；2、三葉型葉輪每轉(zhuǎn)動(dòng)一次由兩個(gè)葉輪進(jìn)行三次吸氣、三次排氣，與二葉型相比，氣體脈動(dòng)變少，負(fù)荷變化小；

2.2.2　三葉羅茨風(fēng)機(jī)技術(shù)特征能夠滿足工藝要求。

三葉羅茨風(fēng)機(jī)出口風(fēng)溫＜60℃。比D120-81  D60-81離心鼓風(fēng)機(jī)的出口風(fēng)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(fēng)機(jī)操作簡(jiǎn)單，容易維護(hù)，機(jī)械效率高。

三葉羅茨風(fēng)機(jī)兩支葉輪始終由同步齒輪保持正確的相位，不會(huì)出現(xiàn)互相碰觸現(xiàn)象，因而可以高速化，不需要內(nèi)部潤滑。可以長期連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)。高速率。齒輪箱內(nèi)設(shè)有齒輪油甩油裝置，因此不會(huì)產(chǎn)生漏油的現(xiàn)象

三葉羅茨風(fēng)機(jī)機(jī)械強(qiáng)度高，噪聲低，振動(dòng)小。操作簡(jiǎn)單，容易維護(hù)，機(jī)械效率高。

考慮選擇三葉羅茨鼓風(fēng)機(jī)，型號(hào)3HE-145三臺(tái)。設(shè)備特性見表2。

兩臺(tái)3HE-14三葉羅茨鼓風(fēng)機(jī)（一臺(tái)流量 31.7m2/mim，一臺(tái)流量15m2/mim）并聯(lián)運(yùn)行可以滿足生產(chǎn)要求，一臺(tái)備用。

2.3　 設(shè)備選型的基本原則三：經(jīng)濟(jì)上合理，投資效益

2.3.1　 總投資測(cè)算。
增設(shè)三臺(tái)3HE-14三葉羅茨鼓風(fēng)機(jī)。羅茨鼓風(fēng)機(jī)的出風(fēng)口接入曝氣風(fēng)管。（投資測(cè)算表，表3）

 
2.3.2.運(yùn)行費(fèi)用（用電量）對(duì)比 　

改造前按運(yùn)行一臺(tái)D120-81離心鼓風(fēng)機(jī)計(jì)算，運(yùn)行一年需要電費(fèi)：2466816元。

改造后按運(yùn)行一臺(tái)3HE-145、流量31.7 m2/mim三葉羅茨鼓風(fēng)機(jī)和一臺(tái)3HE-145、流量16 m2/mim三葉羅茨鼓風(fēng)機(jī)計(jì)算，運(yùn)行一年需要電費(fèi)：953084

改造后每年節(jié)省電費(fèi)：2466816-953084=1513732元。

總投資不足13萬元，每年節(jié)省電費(fèi)150萬元，顯而易見，投資效益
 
3.      運(yùn)行效果。

實(shí)際運(yùn)行情況：1999年12月對(duì)污水站曝氣風(fēng)機(jī)進(jìn)行更新改造并投入運(yùn)行，冬，春季氣溫較低，運(yùn)行一臺(tái)流量31.7 m2/mim三葉羅茨鼓風(fēng)機(jī)，就能滿足生產(chǎn)工藝要求，夏季氣溫較高，運(yùn)行一臺(tái)流量31.7 m2/mim，一臺(tái)流量16 m2/mim，共兩臺(tái)三葉羅茨鼓風(fēng)機(jī)，充分滿足生產(chǎn)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(biāo)見表5。