污水處理工藝鼓風機調控方式的選擇

時間：2015-12-21 15:13

來源：豐源羅茨風機

在城市污水處理工藝中，活性污泥法具有投資少、處理效率高、運行經驗成熟等特點而被廣泛使用。其曝氣系統通常采用鼓風曝氣。實際運行中，污水的水質、水量及環境等因素總處在變化之中，曝氣系統應能根據曝氣池溶解氧含量的變化及時調節供氣量，以保證處理效果，并不致浪費能源。因此，在項目設計階段，業主和設計單位均高度重視鼓風機的選型及調控方式的選擇。

例如某污水處理廠工程的初步設計，鼓風設備采用了單級高速離心風機，變頻控制調節風量的方案。為了滿足污水處理工藝的要求，最大限度節能、降低建設投資，經考察，并多次組織專家進行技術經濟分析和論證，認為針對該工程污水處理鼓風曝氣工藝特點，采用進口導葉是鼓風機合理的調控方式。

1、工程概況及鼓風機調控方案

1.1工程概況

某污水處理廠設計規模為處理污水量150000 m3/d，采用A-B法生物處理工藝。工程分二期建設，一期工程按80000 m3/d實施，二期達到設計處理能力，目前正在實施中。

1.2鼓風機調控方案

在初步設計中，鼓風曝氣裝置，設計選用單級高速離心鼓風機。考慮到污水處理量的不均衡性，為了節約能源，保證風機出口壓力不變及各工藝構筑物需氣量的要求，設計采用變頻調節的方式來控制鼓風機風量的變化。

主要設計參數如下：

出口相對風壓：49 kPa

風量：150 m3/min?臺(一期4臺)

進氣溫度：25℃

進氣壓力：98 kPa

排氣壓力：147 kPa

變頻器接受調節信號為4～20 MaDC

2、離心風機調控方式的分析、選擇

離心風機是目前應用最廣泛的風機，是風機節能的主要對象。從調查中了解到，目前風機運行中存在的主要問題是能源浪費嚴重。根據國家有關部門統計，風機與泵的用電量占全國用電總量的40%左右[1]。造成風機能耗大的主要原因是由于運行中的風機大量采用檔板、閥門等調節方式。這種方式雖簡便易行，但在調節過程中將產生大量的能量損耗。因此，在污水處理工程中需經常調節風量的鼓風機，應選擇合適的調節方式，以降低能耗。

2.1離心風機的工作原理及特性

單級高速離心風機的工作原理是：原動機通過軸驅動葉輪高速旋轉，氣流由進口軸向進入高速旋轉的葉輪后變成徑向流動被加速，然后進入擴壓腔，改變流動方向而減速，這種減速作用將高速旋轉的氣流中具有的動能轉化為壓能(勢能)，使風機出口保持穩定壓力。

從理論上講，離心鼓風機的壓力-流量特性曲線是一條直線，但由于風機內部存在摩擦阻力等損失，實際的壓力與流量特性曲線隨流量的增大而平緩下降，對應的離心風機的功率-流量曲線隨流量的增大而上升。當風機以恒速運行時，風機的工況點將沿壓力-流量特性曲線移動。風機運行時的工況點，不僅取決于本身的性能，而且取決于系統的特性，當管網阻力增大時，管路性能曲線將變陡。

風機調節的基本原理就是通過改變風機本身的性能曲線或外部管網特性曲線，以得到所需工況。

2.2變頻調控原理與特性

隨著科技的不斷發展，交流電機調速技術被廣泛采用。通過新一代全控型電子元件，用變頻器改變交流電機的轉速方式來進行風機流量的控制，可以大幅度減少以往機械方式調控流量造成的能量損耗。

2.3進口導葉調節原理及特性：

進口導葉調節裝置即在鼓風機吸風入口附近裝設一組可調節轉角的導葉-進口導葉，其作用是使氣流在進入葉輪之前發生旋轉，造成扭曲速度。導葉可繞自身軸轉動，葉片每轉動一個角度就意味著變換一個導葉安裝角，使進入風機葉輪的氣流方向相應改變。

進口導葉調節風量原理是：當導葉安裝角θ=0°時，導葉對進口氣流基本上無作用，氣流將以徑向流入葉輪葉片。當θ>0°時，進口導葉將使氣流進口的絕對速度沿圓周速度方向偏轉θ角，同時對氣流進口的速度有一定的節流作用，這種預旋和節流作用將導致風機性能曲線下降，從而使運行工況點變化，實現風機流量調節。

離心風機采用進口導葉調節方式，在部分負荷運行時可獲得高效率和較寬的性能范圍，在保持出口壓力恒定條件下，工作流量可在50%～100%額定流量范圍內變化[2]。調節深度愈大、省功愈多。如流量減少到額定流量的60%時，進口導葉方式比進口節流方式節省功率達17%之多[3]。此外，其結構相對簡單，運行可靠，維護管理方便，初期投資低。因此，此工程中鼓風機采用進口導葉調節流量，顯然是最佳調節方式。

3、結語

通過對變頻與導葉調節方式的原理與特點的分析，明確了在采用鼓風曝氣的污水處理工藝中，鼓風機調控方式的選擇，不能只考慮節能，而必須在滿足曝氣工藝對風量、風壓要求前提下，從流量變化范圍、風機功率大小、調節裝置的技術復雜程度、可靠性及投資等方面綜合考慮，進行技術經濟分析，作出合理的選擇。

編輯：曲宏斌

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