污水處理風(fēng)機(jī)的選型與能耗的關(guān)系

風(fēng)機(jī)選型中必須考慮的因素
風(fēng)機(jī)選型中首先必須考慮適用性、能耗、噪聲及價(jià)格因素。
1.1 選用的風(fēng)機(jī)必須首先適用于污水處理系統(tǒng)。
在污水處理系統(tǒng)中通常使用的風(fēng)機(jī)基本上不外以下兩大類(lèi)：
旋渦式風(fēng)機(jī)在早期小型污水處理系統(tǒng)中有應(yīng)用，現(xiàn)已被淘汰。所以下面僅就羅茨式、多級(jí)離心式及單級(jí)高速離心式風(fēng)機(jī)的選型進(jìn)行討論。
由于一般的污水處理系統(tǒng)在新啟用時(shí)系統(tǒng)壓力基本上在設(shè)計(jì)范圍內(nèi)，隨著使用時(shí)間的延長(zhǎng)，由于曝氣孔的堵塞，閥門(mén)管道等的銹蝕，曝氣頭損壞，大量污泥進(jìn)入管道并沉積，從而使整個(gè)系統(tǒng)阻力增加。此現(xiàn)象在系統(tǒng)設(shè)計(jì)風(fēng)機(jī)選型時(shí)必須加以考慮。在這一點(diǎn)上羅茨鼓風(fēng)機(jī)顯然優(yōu)于離心式風(fēng)機(jī)，因?yàn)榱_茨鼓風(fēng)機(jī)的流量是硬特性，當(dāng)外界系統(tǒng)阻力增加時(shí)，其出口壓力也隨著增加，從而在流量幾乎不變的情況下將氣體排出；而離心式風(fēng)機(jī)則不同，由于離心式風(fēng)機(jī)壓力是硬特性，風(fēng)量隨阻力的增加而減少， 從離心式鼓風(fēng)機(jī)性能曲線圖（見(jiàn)圖1）中可看出，當(dāng)阻力增加到一定壓力時(shí)將無(wú)法曝氣。
圖1 離心鼓風(fēng)機(jī)性能曲線
對(duì)于羅茨鼓風(fēng)機(jī)，在使用中必須在系統(tǒng)中安裝止回閥，以防止突然斷電時(shí)管路中高壓氣體突然倒流入風(fēng)機(jī)中，造成葉輪突然反轉(zhuǎn)，從而損壞葉輪。
1.2 選用的風(fēng)機(jī)必須能耗低
由于風(fēng)機(jī)的能耗占了水處理系統(tǒng)總能耗的一半以上，因此選用的風(fēng)機(jī)應(yīng)盡量低能耗。下面就污水處理中常用的離心風(fēng)機(jī)及羅茨鼓風(fēng)機(jī)的能耗進(jìn)行對(duì)比：
表2 三葉羅茨鼓風(fēng)機(jī)與多級(jí)離心風(fēng)機(jī)能耗比較
型號(hào) 轉(zhuǎn)速
r/min 升壓
kPa 流量
m3/min 軸功率
kW 比功率
kW/ m3 min-1 節(jié)能效果
% 噪聲
dB（A）
C125-1.5 2950 49 125 140 1.12 93
3L73WC 1050 49 124.3 132.3 1.0644 5% 90
GC120-61-686 2980 68.6 120 220 1.8333 96
3L73WC 1050 68.6 122.8 179.5 1.4617 20% 91.7
我國(guó)的羅茨鼓風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)制造水平近20年來(lái)有了長(zhǎng)足的進(jìn)步，特別是中小型羅茨鼓風(fēng)機(jī)由二葉型發(fā)展成三葉型，各項(xiàng)指標(biāo)特別是噪音和能耗大幅度下降。由上表可看出3L型三葉羅茨鼓風(fēng)機(jī)的能耗和噪音現(xiàn)在已比多級(jí)離心鼓風(fēng)機(jī)要低。
1.3 3L型三葉羅茨鼓風(fēng)機(jī)與單級(jí)高速離心風(fēng)機(jī)能耗比較
單級(jí)高速離心風(fēng)機(jī)是丹麥HV-TURB0公司產(chǎn)品，因?yàn)閺?990年開(kāi)始到現(xiàn)在，在中國(guó)環(huán)保市場(chǎng)污水處理項(xiàng)目已引進(jìn)了近900臺(tái)左右該公司產(chǎn)品，僅2005年就引進(jìn)71臺(tái)，2006年1-7月就引進(jìn)34臺(tái)，由于該公司樣本提供的參數(shù)不全面，為了尋找可與3L型風(fēng)機(jī)對(duì)比的例子，由該樣本提供的圖3和表3中尋找：
圖3
表3
型號(hào) 轉(zhuǎn)速
r/min 升壓
kPa 流量
m3/min 軸功率
kW 比功率
kW/ m3 min-1 節(jié)能效果
% 噪聲
dB（A）
GM20L 68.6 75 100 1.3333 11%
BCD80 68.6 80 132 1.65 -9%
3L63WC 68.6 72.1 108 1.4979
KA5-GK 50.96 75 80 1.0667 5%
3L63WC 50.96 73.7 82.7 1.1221
由以上對(duì)比數(shù)據(jù)可知單級(jí)高速離心風(fēng)機(jī)的能耗確實(shí)要比羅茨鼓風(fēng)機(jī)低，但并不象丹麥HV TURBO公司樣本所宣傳的那樣節(jié)能達(dá)30%―40%。
1.4 3L型三葉羅茨鼓風(fēng)機(jī)與傳統(tǒng)二葉型羅茨鼓風(fēng)機(jī)及國(guó)外三葉型羅茨鼓風(fēng)機(jī)的能耗比較，具體參數(shù)如下表：
表4
型號(hào) 轉(zhuǎn)速
r/min 升壓
kPa 流量
m3/min 軸功率
kW 比功率
kw/m3 min-1 節(jié)能效率
噪聲
dB（A）
L32LD 1450 49 5.99 9.2 1.5358 >80
3L32WD 1450 49 7.65 9.28 1.2131 21% 76.2
L74WD 980 49 112 121 1.0804 ≥100
3L73WD 980 49 115 122.7 1.0670 1.2% 90
L73WD 980 49 92.7 101 1.0895 ≥98
3L73WD 980 49 115 122.7 1.0670 2% 90
GM200L 1040 49 114 123 1.0789 96
3L73WD 980 49 115 122.7 1.0670 1.1% 90
GM130L 2120 49 113 122 1.0796 104 　　3L73WD 980 49 115 122.7 1.0670 1.2% 90
從表4中可看出，3L型羅茨鼓風(fēng)機(jī)的能耗較傳統(tǒng)二葉型要低1%―21%左右，3L73WD三葉型羅茨鼓風(fēng)機(jī)的能耗要較世界王牌德國(guó)AERZEN公司GM型三葉羅茨鼓風(fēng)機(jī)低1%以上。
1.5 噪音的對(duì)比
污水處理是為了保護(hù)環(huán)境，不能為了污水處理而給環(huán)境帶來(lái)二次污染，因此在為污水處理系統(tǒng)選用風(fēng)機(jī)時(shí)，對(duì)風(fēng)機(jī)的噪聲必須認(rèn)真考慮，從上表2中可看出3L型三葉羅茨鼓風(fēng)機(jī)的噪音比多級(jí)離心式要低，并不象以前某些人所鼓吹的那樣。從表4可以看到3L型三葉羅茨鼓風(fēng)機(jī)與同類(lèi)型的兩葉羅茨鼓風(fēng)機(jī)相比噪音要低3.8―10dB（A），比德國(guó)AERZEN公司的三葉羅茨鼓風(fēng)機(jī)噪音也要低6―14dB（A）左右。
1.6 價(jià)格的對(duì)比
表5
類(lèi) 型 風(fēng)機(jī)型號(hào) 流量
m3/min 風(fēng)壓
kPa 軸功率
kW 價(jià)格
萬(wàn)元
多級(jí)離心
鼓風(fēng)機(jī) C125 125 63.75 150 24.3
GC120 120 68.6 220 22.3
3L型羅茨
鼓風(fēng)機(jī) 3L73WC 122.8 68.6 179.5 12
單級(jí)高速
離心鼓風(fēng)機(jī) GM20L 110 49 100 65
BCD125 125 68.6 185 64
3L型羅茨
鼓風(fēng)機(jī) 3L73WC 122.8 68.6 179.5 12
丹麥進(jìn)口高速離心鼓風(fēng)機(jī) KA5-GK 75 50.96 80 100
3L型羅茨
鼓風(fēng)機(jī) 3L63WC 74.3 50.1 80.7 7.41
從表5可看出，3L系列的風(fēng)機(jī)價(jià)格是多級(jí)離心鼓風(fēng)機(jī)的1/2不到；是國(guó)產(chǎn)單級(jí)高速離心鼓風(fēng)機(jī)的1/5不到；是進(jìn)口單級(jí)高速離心鼓風(fēng)機(jī)的1/12不到，因而在價(jià)格上3L系列羅茨鼓風(fēng)機(jī)有絕對(duì)的優(yōu)勢(shì)。
2 結(jié)論
從以上分析對(duì)比可看出，在污水處理中選用3L系列羅茨鼓風(fēng)機(jī)較選用多級(jí)離心鼓風(fēng)機(jī)更合理，因其噪音及能耗都較低而價(jià)格僅后者1/2不到，且不用擔(dān)心風(fēng)機(jī)會(huì)產(chǎn)生喘振現(xiàn)象。而單級(jí)高速離心風(fēng)機(jī)確實(shí)能耗及噪音較低，但即使選用國(guó)產(chǎn)風(fēng)機(jī)其價(jià)格是3L系列羅茨鼓風(fēng)機(jī)的5倍以上，若選進(jìn)口風(fēng)機(jī)，其價(jià)格則為3L型三葉羅茨鼓風(fēng)機(jī)的12倍。由于昂貴的價(jià)格，因而妨礙了它在污水處理曝氣系統(tǒng)中的推廣應(yīng)用。因此在污水處理系統(tǒng)中選用風(fēng)機(jī)時(shí)要權(quán)衡綜合考慮，根據(jù)不同的污水處理工藝和曝氣池的水深來(lái)選擇風(fēng)機(jī)，風(fēng)機(jī)的風(fēng)壓選擇根據(jù)池體的有效水深進(jìn)行選型配置即可，低水位的情況下沒(méi)必要選擇高壓力的鼓風(fēng)機(jī)。如：4米深的曝氣池，在設(shè)計(jì)中就有約0.5米的超高，實(shí)際運(yùn)行的有效水位高度實(shí)際在3.5米左右。因此，在鼓風(fēng)機(jī)的選擇上可以按照不超過(guò)4米的升壓來(lái)進(jìn)行配置，則可以選擇39.2Kpa的升壓的風(fēng)機(jī)即可。沒(méi)有必要選擇50-60kpa的高壓風(fēng)機(jī)。在風(fēng)機(jī)選型的過(guò)程中，升壓值這一關(guān)鍵參數(shù)對(duì)鼓風(fēng)機(jī)的功率有這直接的影響，其升壓在每增加一米水深的情況下，風(fēng)機(jī)的能耗差別如下圖所示：
型 號(hào) 升壓 流量 功率
3L150型 1631轉(zhuǎn)/min 49.0kpa 29m?/min 37KW 增加一米水壓能耗增加18KW
3L250型 1025轉(zhuǎn)/min 58.8kpa 29 m?/min 55kw
以3L250型為例：其功率在75KW時(shí)可以達(dá)到49.8m?/min的風(fēng)量，而我們企業(yè)水處理選用的風(fēng)機(jī)功率75KW配套的風(fēng)量在39.45m?/min。相比之下，多出了10.35 m?/min的供風(fēng)量，可見(jiàn)其效率較高。
以我污水處理廠為例，兩種風(fēng)機(jī)的空氣循環(huán)量對(duì)比如下：
型 號(hào) 升壓 流量 功率 空氣循環(huán)量 池體容積
JGR200型 58.8kpa 39.45m?/min 75KW 0.4734 5000m?
3L250型 58.8kpa 49.8 m?/min 75kw 0.5976 5000m?
通過(guò)空氣循環(huán)量的對(duì)比可以看出，JGR200型風(fēng)機(jī)運(yùn)行時(shí)的空氣循環(huán)量剛好滿足標(biāo)準(zhǔn)值：0.3-0.5要求的空氣循環(huán)量范圍，而3L250型風(fēng)機(jī)的空氣循環(huán)量則可以超出該范圍。因此，在實(shí)際運(yùn)行的過(guò)程中，采用配套的變頻器和溶氧PLC控制來(lái)組合使用，3L250型風(fēng)機(jī)可以更加高效的縮短充氧時(shí)間和節(jié)約能耗。據(jù)統(tǒng)計(jì)，采用3L250型風(fēng)機(jī)可以節(jié)約能耗25%左右，比FSR200型風(fēng)機(jī)節(jié)約能耗15%。

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