城镇污水处理厂不同种类鼓风机运行经济技术分析

柳 勇

合肥市排水管理办公室

城镇污水处理厂不同种类鼓风机运行经济技术分析

柳 勇

合肥市排水管理办公室

在城镇污水处理厂鼓风曝气系统运行过程中，鼓风机房能耗约占整个污水处理厂能耗的50%左右。通过对城镇污水处理厂三种不同种类鼓风曝气设备进行分析研究，对选型不合理的鼓风机重新选型和技术改造，同时对罗茨鼓风机、磁悬浮鼓风机和气悬浮鼓风机三种风机运行成本进行分析比较发现：磁悬浮和气悬浮鼓风机运行能耗、维护成本和吨水电费相对较省。

底曝系统；鼓风机；技术改造；运行成本

1 引言

城镇污水处理厂是高能耗的行业之一，二级处理生物段能耗占整个污水处理厂能耗的60%左右；由于采用底部曝气比采用表面曝气的效率高，且可减少生物池占地面积，现在多数新建污水处理厂均采用鼓风机底部曝气技术。底部曝气系统中鼓风机房的能耗是主要能耗关键点，占工艺段能耗的95%，占二级处理的城镇污水处理厂能耗的50%左右【1～3】，占三级处理的城镇污水处理厂能耗的20-30%。对于采用鼓风机底部曝气系统工艺，选用何种形式的鼓风机，将直接影响到污水处理厂的投资、运营管理和长期效益。

笔者通过选取三种不同类型活性污泥处理工艺的三个污水处理厂对罗茨鼓风机、磁悬浮鼓风机和气悬浮鼓风机三种风机设备进行分析研究（具体见表1），其中城镇污水处理厂1设计的主要处理工艺为SBR间歇式活性污泥法处理工艺，深度处理采用的是微絮凝过滤加消毒处理，设计处理规模为5.5万吨/日，实际处理水量6.4万吨/日，出水执行类Ⅳ类地表水标准进行排放。城镇处理厂2设计的主要工艺为A2O活性污泥处理工艺，深度处理采用的是活性砂滤池加消毒处理，设计处理规模为5万吨/日，实际处理水量4.9万吨/日，出水水质达到类Ⅳ类水出水标准。城镇处理厂3设计的主要工艺为氧化沟活性污泥处理工艺，深度处理采用的是深床滤池加消毒处理，设计处理规模为5.5万吨/日，实际处理水量6万吨/日，出水水质达到类Ⅳ类水出水标准。

表1 不同类型鼓风机的城镇污水处理厂简况一览表

图1 城镇污水处理厂1改造后的鼓风机房平面布置图

2 三种鼓风机设备运行数据分析

2.1 简介

城镇污水处理厂1原鼓风曝气采用的是罗茨鼓风机，共2座8格生化池，由8台罗茨风机一对一曝气。罗茨鼓风机运行过程中存在启动时房内噪音大，对运行人员和维修人员造成一定的伤害；室内房间温度高，在夏季最高时能达到50度，房间环境恶劣。2013年，该厂进行提标改造，由于出水水质进一步提升，运行过程中发现罗茨风机供风量达不到要求。该情况下提出将每座鼓风机房内的2台罗茨风机更新为1台空气悬浮风机的方案。每台风机通过管道阀门自动控制，按周期轮值对2格生化池进行曝气，即实现4台风机对应8格生化池运行，改造后的鼓风机房见图1。将罗茨鼓风机改为气悬浮鼓风机后有以下几个优点：一是鼓风机房室内环境方面大幅度改善，室内光亮整洁，清扫方便；二是彻底解决了鼓风机房噪音大的难题；三是气悬浮鼓风机采用空气轴承，无需润滑，降低了设备维修和保养工作量，仅需要观察过滤网压差、进出口温度和定期清洗进气口过滤棉减小了运行人员和维修人员操作强度；四是能耗显著下降，同等运行风量下，气悬浮风机要省电15～20%。

城镇污水处理厂2采用的是A2O工艺，设计处理规模为5万吨/日，实际处理水量为5万吨/日，鼓风曝气采用的是磁悬浮鼓风机，共2座生化池。鼓风机房平面布置图见图2。

图2 城镇污水处理厂2鼓风机房平面布置图

城镇污水处理厂3采用的是A2O氧化沟工艺，设计处理规模为5.5万吨/日，实际处理水量为6.4万吨/日，鼓风曝气采用的是磁悬浮鼓风机。鼓风机房平面布置图见图3。

图3 城镇污水处理厂3鼓风机房平面布置图

2.2 不同种类鼓风机的采购安装成本分析

三种鼓风机的能耗成本见下表2，从表2数据比较分析基础是同功率（假定选定风机都在75KW）进口一线品牌设备进行比较分析，结果显示罗茨鼓风机的采购成本最低，安装成本最高；气悬浮鼓风机的采购成本在中间，安装成本最低；磁悬浮鼓风机的采购成本最高，安装成本略高于气悬浮。

表2 不同类型鼓风机的安装采购成本对比表

2.3 不同种类鼓风机的运营成本分析

三种鼓风机的能耗成本见下表3。从表3数据显示城镇污水处理厂1采用气悬浮鼓风机运行能耗明显低于采用罗茨鼓风机的能耗。但从城镇污水处理厂2和3采用磁悬浮鼓风机，虽然工艺不同，但鼓风机运行能耗基本上差不多，基本吨水鼓风机运行能耗约为0.052～0.054度/吨水。

表3 不同类型鼓风机的能耗成本一览表

2.4 不同种类的鼓风机维护周期及成本分析

不同种类鼓风机的维护周期见下表4。从表4数据显示磁悬浮鼓风机的维护最方便，维护周期为3个月一次；罗茨鼓风机维护周期为1个月1次，3个月更换一次滤棉；气悬浮鼓风机维护周期需要一周一次。但气悬浮和磁悬浮鼓风机维护成本相对较低，其中气悬浮鼓风机和磁悬浮鼓风机维护成本0.81～0.87元/万吨水，罗茨鼓风机的维护成本最高，是其它两种鼓风机维护成本的两倍。

3 总结

（1）通过对罗茨鼓风机、磁悬浮鼓风机和气悬浮鼓风机三种风机运行进行比较，其中采购和安装综合成本磁悬浮风机最高，罗茨风机的成本最低；运营成本磁悬浮和气悬浮鼓风机运行能耗和吨水电费成本相对较省，罗茨鼓风机运行能耗最高。

（2）磁悬浮鼓风机的维护最方便，维护周期为3个月一次；罗茨鼓风机维护周期为1个月1次，3个月更换一次滤棉；气悬浮鼓风机维护一周一次。

（3）气悬浮和磁悬浮鼓风机维护成本较低。其中气悬浮鼓风机维护成本要低于磁悬浮鼓风机，罗茨鼓风机的维护成本最高。

（4）由于城镇污水处理厂设计水质浓度大于实际运行水质浓度，部分厂存在设计鼓风机选型偏大，造成曝气过量，一方面导致能耗浪费，另一方面过量曝气导致脱氮除磷环境恶化，需不断调整工艺来减少负面效应，因此，建议城镇污水处理厂设计时应考虑水量水质不足的情况。

表4 不同类型鼓风机的维护周期一览表

（5）不同种类鼓风机的性能综合性价比见下表5。

表5 不同类型鼓风机的性能综合性价比分析表

（6）综上，城镇污水处理厂在设计底曝方式时鼓风机建议选择气悬浮和磁悬浮鼓风机。

[1]张辰,李春光.浅谈城市污水处理厂的技术改造.中国给水排水,2004,20(4):20～23.

[2]黄浩华,张杰,文湘华,等.城市污水处理厂A2/O工艺的节能降耗途径研究.环境工程学报,2009,3(1):35～38.

[3]马勇,彭永臻,王淑莹.缺氧-好氧生物脱氮工艺曝气量在线控制策略分析.环境科学,2008,29(9):2501～2506.