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1、曝氣用風機分類

好氧池曝氣常用的風機有四類：羅茨鼓風機、多級離心風機、單級高速離心風機和磁(空氣)懸浮風機。

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1、羅茨鼓風機

羅茨鼓風機目前多為三葉型，每轉動一圈由兩組三葉型葉輪完成3次吸、排氣。結構簡單，性能穩定。羅茨鼓風機屬于容積式風機，其特點是在最高設計壓力范圍內，管網阻力變化時，流量變化很小。羅茨風機的性能曲線如下：

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從性能曲線可知，羅茨風機風量受壓力變化影響小。當曝氣池液位變化時，鼓風量基本不變。

風量調節：羅茨風機風量受轉速控制，風量調整可通過變頻調速進行，變頻后風壓可以維持。

2、多級離心風機

離心鼓風機是電機帶動風機葉輪旋轉，使葉片之間的氣體在離心力的作用下甩出，外界氣體通過葉輪中間形成的負壓吸入，達到連續鼓風的目的。在常規轉速下單級離心升壓有限，采用多級串接的方式可達到升壓要求，稱為多級離心風機。多級離心風機典型的性能曲線如下：

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從性能曲線可知，多級離心風機隨風壓變化流量變化較大。當曝氣池液位變化時，鼓風量會有變化。

風量調節：多級離心風機風量調節可通過變頻進行，變頻后風壓會相應降低，變頻范圍受到一定限制。

3、單級高速離心風機

單級高速離心風機指提高風機轉速，通過單級離心即可達到工藝的升壓要求。單級高速離心風機風量大、效率高，對制造水平要求較高。單級高速離心風機的性能曲線如下：

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從性能曲線可知，單級高速離心風機隨風壓變化流量變化非常大。當曝氣池液位發生變化時，鼓風量變化會較大。

風量調節：單級高速離心風機可通過進口導葉調整，風量調整時不影響風壓，同時可以降低風機軸功率，達到節能效果。由于變頻調節時，風壓下降幅度會較大，可能會無法滿足工藝要求，單級高速離心風機一般不用變頻調節風量。

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4、磁(空氣)懸浮風機

磁(空氣)懸浮離心風機是通過磁或空氣的作用，使轉動軸形成懸浮狀態，摩擦阻力小，效率高，也可以通過進口導葉調整風量。懸浮離心風機由于摩擦力小，風機效率會更高。

磁(空氣)懸浮風機葉輪也為單級高速類型，性能曲線與單級高速離心風機類似。

3、性能比較

不同的曝氣風機有著不同的適用范圍，羅茨風機、多級離心風機和單級高速離心風機各自的流量范圍也有較大的差異，羅茨風機在小流量范圍，多級離心中流量范圍，單級高速離心風機在高流量范圍。羅茨風機：1~100m3/min;多級離心風機：20~400m3/min;單級高速離心風機：40~1000m3/min。

三種風機的流量與功率的比較見下圖。

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從上圖中可知，在風機的效率方面單級高速離心風機最高，多級離心風機其次，羅茨風機最低。同樣的供風量，羅茨風機能耗最高，單級高速離心風機能耗最低。

從設備采購成本看，羅茨風機成本最低，多級離心風機居中，單級高速離心風機最高。綜合考慮能耗、設備采購及運行維護費用等因素，三種風機的流量與單位綜合成本比較見下圖。

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其中，羅茨風機由于能耗較高，單位流量綜合成本高于多級離心和單級高速離心風機。在100m3/min以上的流量時，由于單級高速離心風機具有更高的運行效率，綜合成本優于多級離心風機。

在小流量范圍內羅茨鼓風機具有價格優勢，在中流量范圍內，多級離心風機性價比較好，高流量時，單級高速離心風機綜合成本最低。在實際選型中還要考慮流量調節的需求、安裝條件以及運行維護方便性等因素。

磁(空氣)懸浮風機相對于其他三種鼓風機，效率更高，更節能，而且噪音很低，但是成本最高，維護復雜，目前應用于現場環境標準要求高，舍得花成本的企業。一般的污水處理廠承擔不起，隨著磁(空氣)懸浮風機的國產化，以后成本會越來越親和！

4、風機的選型

1、按實際情況計算參數

在污水廠鼓風機選型時，風機廠家產品樣本上給出的均是標準進氣狀態下的性能參數，然而風機在實際使用中并非標準狀態，當鼓風機的環境工況如溫度、大氣壓力以及海拔高度等不同時，風機的性能也將發生變化，設計選型時就不能直接使用產品樣本上的性能參數，而需要根據實際使用狀態將風機的性能要求，換算成標準進氣狀態下的風機參數來選型。

2、出口壓力影響因素的分析

容積式鼓風機排氣壓力的高低并不取決于風機本身，而是氣體由鼓風機排出后裝置的情況，即所謂“背壓”決定的， 曝氣鼓風機具有強制輸氣的特點。

鼓風機銘牌上標出的排氣壓力是風機的額定排氣壓力。實際上，鼓風機可以在低于額定排氣壓力的任意壓力下工作，而且只要強度和排氣溫度允許，也可以超過額定排氣壓力工作。

對于污水處理廠而言，排氣系統所產生的***壓力(背壓)為管路系統的壓力損失值、曝氣池水深和環境大氣壓力之和。若由于某種原因，如曝氣頭或管路堵塞，使管路系統的壓力損失增加，背壓也會升高，于是鼓風機的壓力也就相應升高;又若曝氣頭破裂或管路泄漏等原因，管路系統的壓力損失則會減少，背壓便不斷降低，鼓風機的壓力也隨之降低。

綜上所述，確定曝氣鼓風機壓力時，只需要鼓風機在標準狀態下所能達到的***壓力等于使用狀態下的大氣壓力、曝氣池水深和管路損失之和。

3、鼓風機空氣流量因素

在計算污水處理的需氧量時，其結果為標準狀態下所需氧的質量流量qm(kg/min) ，再將其換算成標準狀態下所需空氣的容積流量qv1(m3/min) ，如果鼓風機的使用狀態不是標準狀態，例如在高原地區使用，則空氣密度、含濕量會發生變化，鼓風機所供應的空氣容積流量與標準狀態是相同的，而所供空氣的質量流量將減少，有可能導致供氧量不足。

因此，必須計算出能供應相同質量流量的容積流量，即換算流量qv2。在高原地區使用時，環境大氣壓力也會發生變化，壓力比相應升高，那么，羅茨鼓風機的泄漏流量qvb則會增大，這將導致鼓風機所供應的空氣容積流量減少，也可能造成供氧量不足。

因此，設計時必須考慮使用條件發生變化時各種因素的影響，以保證風機所供應的實際空氣流量能夠滿足使用要求，并需計算出換算流量qv2和泄漏流量qvb2。

4、注意冬季和夏季的區別

鼓風機選型應關注鼓風機供氣流量的變化規律對于同一臺鼓風機，在冬季和夏季，其容積流量是不會發生變化的，但因空氣密度的不同質量流量會發生變化，也就是說供氧量會有所不同。

鼓風機在標準狀態與使用狀態下的容積流量是不變的，但因為空氣密度(ρ)、含濕量(ds) 等發生了變化，導致鼓風機輸送至曝氣池的供氧量( FOR) 在冬季溫度降低時增加、夏季溫度升高時降低。例如，某一污水處理廠，選用上述計算例題中的羅茨鼓風機，根據環境溫度變化，計算出鼓風機的實際供氧量(FOR)，其一年的變化規律在實際運行過程中，由于進水量、水質、水溫等參數的變化，系統需氧量(SOR)也會發生變化在夏季，水溫較高，曝氣池需氧量(SOR)增大，但鼓風機的供氧量(FOR)在減少，這是設計時考慮需氧量的最不利工況點，此時，供氧量、需氧量基本相當;在冬季，水溫降低，曝氣池需氧量(SOR)減少，但鼓風機的供氧量(FOR)增大，此時，供氧量較需氧量大出許多。這是由于冬季氣溫降低，空氣密度增加，那么風機所供給的干空氣的質量流量較標準狀態大幅度增加，從而引起供氧量增加，從運行的實際測量情況來看，每年冬季曝氣池的溶解氧較夏季會高出1～3mg/L。

因此，在生產運行過程中，需要針對這種變化對設備進行及時的調整，使鼓風機的充氧能力與實際運行中的需氧量相適應。對于羅茨鼓風機來說，使用變頻器，通過改變風機轉速來調整供風量是很經濟實用的。結論同一臺鼓風機在不同的使用條件下，其性能的變化非常大，所以必須通過嚴謹的計算進行選型，否則有可能導致生化系統的供氧不足;另外，在冬季和夏季由于空氣密度發生了變化，鼓風機所供應氧氣的質量流量變化很大，冬季供氧量大大超過了需氧量，所以，應采取變頻調速等措施使生化系統的溶解氧濃度保持穩定。

來源：環保工程師   

2021第十五屆上海國際化工環保展覽會

時間：2021年8月25-27日

地點：上海新國際博覽中心

參展熱線：13926176040

參展QQ：2850965802

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