关键词：空气悬浮鼓风机；应用；污水处理
1 前言
现在随着环境保护意识的提高，对污水处理的要求也越来越高，对污水处理率也大幅提高，全国各地根据形势的发展建设了很多污水处理设施。目前城市的污水处理厂采用的工艺主要为采用活性污泥法的风机曝气。曝气是通过风机将空气进行加压，再通入到曝气池的曝气设备，向混合液中均匀地加入空气，使得混合液得以快速地结合空气中的氧气，给活性污泥中的微生物提供合适的好氧环境。所以谈到污水处理重要的工艺设备必将会提到风机。而在污水处理厂的能耗消耗中，用于曝气的风机占到了整个能耗的30%~50%。降低污水处理厂的能耗将给运行费用的降低带来较大的影响。为了减少运营成本，在曝气风机的选择时采用高效与节能的风机对建设污水处理厂有十分重要的意义。
2 目前被污水厂经常采用的风机的比较
目前在各个污水处理厂被广泛使用的风机主要是罗茨风机与普通的离心风机，随着技术的进步磁悬浮鼓风机与空气悬浮鼓风机技术逐渐成熟，开始进入到污水处理厂中。本文主要对以上提及的几种风机对它们进行分析与比较。
2.1 罗茨风机
罗茨风机是容积式风机的一种，有两个三叶叶轮在由机壳和墙板密封的空间中相对转动，由于每个叶轮都是采用渐开线，或是外摆线的包络线，每个叶轮的三个叶片是完全相同的，同时两个叶轮也是完全相同的，两个叶轮相向转动，由于叶轮与叶轮、叶轮与机壳、叶轮与墙板之间的间隙极小，从而使进气口形成了真空状态，空气在大气压的作用下进入进气腔，然后，每个叶轮的其中两个叶片与墙板、机壳构成了一个密封腔，进气腔的空气在叶轮转动的过程中，被两个叶片所形成密封腔不断地带到排气腔，又因为排气腔内的叶轮是相互啮合的，从而把两个叶片之间的空气挤压出来，这样连续不停的运转，空气就源源不断地从进气口输送到出气口，这就是罗茨风机的整个工作过程。
罗茨风机是一种流量恒定的风机，在罗茨风机的设计压力能力内，当阻力发生变化时其输出的流量基本不发生变化，这个特点决定了在阻力变化差别比较大但是需要供应的流量变化较小的场合，罗茨风机能有很好地适应。但是罗茨风机在运行时噪音较大，长时间的运行存在着润滑油泄露的缺点，而调节其风量必须采用旁路排风阀法与调节转速法，这都造成了能源的浪费。固罗茨风机比较适用于小的污水处理中。
2.2离心风机
当叶轮转动时，由于离心力的作用，风向标促使气体向前向外运动旋状的运动，从而形成一系列螺旋状的运动。叶轮刀片之间的空气呈螺旋状加速旋转并将泵体之外的气体挤入(由吸气口吸入)侧槽,当它进入侧通道以后，气体被压缩，然后又回复到叶轮刀片间再次加速旋转。当空气沿着一条螺旋形轨道穿过叶轮和侧槽时，每个叶轮片增加了压缩和加速的程度,随着旋转的进行，气体的动能增加，使得沿侧通道通过的气体压力进一步增加。当空气到达侧槽与排放法兰的连接点，气体即被挤出叶片并通过出口排出泵体。离心风机在功率不变的条件下，风量与风压成反比。
离心风机是一种恒压风机，风压是它最重要的参数，故其输出的风量随阻力进行变化，而其压力基本保持稳定。它可以通过齿轮箱进行加速，该技术成熟。在高转速时，其转速保持恒定的条件下风压稳定，可通过出口导叶系统进行风量调节，但需要配备冷却与润滑系统。在大中型污水处理厂应用较多。
2.3 空气悬浮鼓风机
空气悬浮鼓风机也是一种离心风机，它采用了空气轴承与高速电机直联的形式，没有因为齿轮啮合而产生的机械摩擦而导致的能源损耗，因此效率较高。其关键的空气轴承主要包括径向轴承和推力轴等部件。当起动时，旋转轴和轴承的相对运动形成流体动力场，其形成径向轴承中的浮力。轴旋转市场形成的压力在轴承周围产生空气，使轴承处于悬挂状态，达到自由旋转的目的。轴承无油润滑系统能量损失低，效率高。其采用进风自冷的方式无需另外配备冷却系统。由于其高效、低噪音、节能以及能够长期低保养运行，得到了很多污水厂的认可。
3 三种风机性能的比较
通过前面所述在污水处理厂中常用的三种风机性能比较如表一。
表一 三种风机性能比较
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风量调节方式 采用旁路排风阀或调节转速法，风量调节范围较小 采用调节导叶片调节风量风压，调节范围45%~100% 通过变频器调节风量风压，调节范围40%~100%
效率 能耗高，效率低 能耗较高，效率较低 能耗低，效率高
噪音 噪音高，90dB以上 噪音较高，85dB以下 噪音较低，80dB以下
维护 维护工作量较大 维护工作量较小 维护工作量小
根据上表可得，空气悬浮风机在各个方面均占有优势，今后将在污水处理中得到广泛的应用。
4 实例
4.1 工程概况
盱眙县第二污水处理厂提标改造工程总设计规模4万m3/d，改造现有污水处理厂主体构筑物处理规模2万m3/d，新建1组处理规模为2万m3/d污水处理设施。
该项目主要收集盱眙经济开发区工业废水，水质成分复杂，波动性较大，继续保留了A2/O处理工艺。此工艺的最大能源消耗主要来自好氧曝气电量的消耗，此次通过对罗茨风机、离心风机、空气悬浮风机运行性能和运行成本相比较，选择空气悬浮风机为曝气设施，一期2万吨处理量三台，两用一备，远期4万吨处理量5台空气悬浮风机。
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强化脱氮改良A2/O工艺流程
4.2 风机
本工程采用了空气悬浮风机，具体如下：
风机数量：3台（2用1备）
单机风量：44m3/min
风压：69kpa
单机功率：55.9kw
风机进风口设置了过滤网，在出风口设置了电动旁通阀与消音器，每台风机的出风管上设置了止回阀与手动蝶阀。风机整体用隔音罩进行了密封，从而降低了噪音，布局简单。
风机采用变频器来通过控制电动机转速对风量进行调节，设备的冷却采用进风来自我冷却（如图一）。
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用上表可得，按照电价0.67元/度，采用空气悬浮风机用电最省，较离心风机节省34%，较罗茨风机节省61%。由于在污水厂的能耗中，风机占比较大，选择空气悬浮风机是合适的。
5 结语
风机是近些年技术发展的成果，该风机具有占地省，安装简单，效率高，维护方便的特点，故而在今后污水处理厂的建设中将会得到广泛的应用。
论文作者:冉 平
论文发表刊物:《科学与技术》2019年第20期
论文发表时间:2020/4/28
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