柳 勇

合肥市排水管理辦公室

城鎮(zhèn)污水處理廠不同種類鼓風(fēng)機(jī)運(yùn)行經(jīng)濟(jì)技術(shù)分析

柳 勇

合肥市排水管理辦公室

在城鎮(zhèn)污水處理廠鼓風(fēng)曝氣系統(tǒng)運(yùn)行過程中，鼓風(fēng)機(jī)房能耗約占整個(gè)污水處理廠能耗的50%左右。通過對(duì)城鎮(zhèn)污水處理廠三種不同種類鼓風(fēng)曝氣設(shè)備進(jìn)行分析研究，對(duì)選型不合理的鼓風(fēng)機(jī)重新選型和技術(shù)改造，同時(shí)對(duì)羅茨鼓風(fēng)機(jī)、磁懸浮鼓風(fēng)機(jī)和氣懸浮鼓風(fēng)機(jī)三種風(fēng)機(jī)運(yùn)行成本進(jìn)行分析比較發(fā)現(xiàn)：磁懸浮和氣懸浮鼓風(fēng)機(jī)運(yùn)行能耗、維護(hù)成本和噸水電費(fèi)相對(duì)較省。

底曝系統(tǒng)；鼓風(fēng)機(jī)；技術(shù)改造；運(yùn)行成本

1 引言

城鎮(zhèn)污水處理廠是高能耗的行業(yè)之一，二級(jí)處理生物段能耗占整個(gè)污水處理廠能耗的60%左右；由于采用底部曝氣比采用表面曝氣的效率高，且可減少生物池占地面積，現(xiàn)在多數(shù)新建污水處理廠均采用鼓風(fēng)機(jī)底部曝氣技術(shù)。底部曝氣系統(tǒng)中鼓風(fēng)機(jī)房的能耗是主要能耗關(guān)鍵點(diǎn)，占工藝段能耗的95%，占二級(jí)處理的城鎮(zhèn)污水處理廠能耗的50%左右【1～3】，占三級(jí)處理的城鎮(zhèn)污水處理廠能耗的20-30%。對(duì)于采用鼓風(fēng)機(jī)底部曝氣系統(tǒng)工藝，選用何種形式的鼓風(fēng)機(jī)，將直接影響到污水處理廠的投資、運(yùn)營(yíng)管理和長(zhǎng)期效益。

筆者通過選取三種不同類型活性污泥處理工藝的三個(gè)污水處理廠對(duì)羅茨鼓風(fēng)機(jī)、磁懸浮鼓風(fēng)機(jī)和氣懸浮鼓風(fēng)機(jī)三種風(fēng)機(jī)設(shè)備進(jìn)行分析研究（具體見表1），其中城鎮(zhèn)污水處理廠1設(shè)計(jì)的主要處理工藝為SBR間歇式活性污泥法處理工藝，深度處理采用的是微絮凝過濾加消毒處理，設(shè)計(jì)處理規(guī)模為5.5萬噸/日，實(shí)際處理水量6.4萬噸/日，出水執(zhí)行類Ⅳ類地表水標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行排放。城鎮(zhèn)處理廠2設(shè)計(jì)的主要工藝為A2O活性污泥處理工藝，深度處理采用的是活性砂濾池加消毒處理，設(shè)計(jì)處理規(guī)模為5萬噸/日，實(shí)際處理水量4.9萬噸/日，出水水質(zhì)達(dá)到類Ⅳ類水出水標(biāo)準(zhǔn)。城鎮(zhèn)處理廠3設(shè)計(jì)的主要工藝為氧化溝活性污泥處理工藝，深度處理采用的是深床濾池加消毒處理，設(shè)計(jì)處理規(guī)模為5.5萬噸/日，實(shí)際處理水量6萬噸/日，出水水質(zhì)達(dá)到類Ⅳ類水出水標(biāo)準(zhǔn)。

表1 不同類型鼓風(fēng)機(jī)的城鎮(zhèn)污水處理廠簡(jiǎn)況一覽表

圖1 城鎮(zhèn)污水處理廠1改造后的鼓風(fēng)機(jī)房平面布置圖

2 三種鼓風(fēng)機(jī)設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)分析

2.1 簡(jiǎn)介

城鎮(zhèn)污水處理廠1原鼓風(fēng)曝氣采用的是羅茨鼓風(fēng)機(jī)，共2座8格生化池，由8臺(tái)羅茨風(fēng)機(jī)一對(duì)一曝氣。羅茨鼓風(fēng)機(jī)運(yùn)行過程中存在啟動(dòng)時(shí)房?jī)?nèi)噪音大，對(duì)運(yùn)行人員和維修人員造成一定的傷害；室內(nèi)房間溫度高，在夏季最高時(shí)能達(dá)到50度，房間環(huán)境惡劣。2013年，該廠進(jìn)行提標(biāo)改造，由于出水水質(zhì)進(jìn)一步提升，運(yùn)行過程中發(fā)現(xiàn)羅茨風(fēng)機(jī)供風(fēng)量達(dá)不到要求。該情況下提出將每座鼓風(fēng)機(jī)房?jī)?nèi)的2臺(tái)羅茨風(fēng)機(jī)更新為1臺(tái)空氣懸浮風(fēng)機(jī)的方案。每臺(tái)風(fēng)機(jī)通過管道閥門自動(dòng)控制，按周期輪值對(duì)2格生化池進(jìn)行曝氣，即實(shí)現(xiàn)4臺(tái)風(fēng)機(jī)對(duì)應(yīng)8格生化池運(yùn)行，改造后的鼓風(fēng)機(jī)房見圖1。將羅茨鼓風(fēng)機(jī)改為氣懸浮鼓風(fēng)機(jī)后有以下幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)：一是鼓風(fēng)機(jī)房室內(nèi)環(huán)境方面大幅度改善，室內(nèi)光亮整潔，清掃方便；二是徹底解決了鼓風(fēng)機(jī)房噪音大的難題；三是氣懸浮鼓風(fēng)機(jī)采用空氣軸承，無需潤(rùn)滑，降低了設(shè)備維修和保養(yǎng)工作量，僅需要觀察過濾網(wǎng)壓差、進(jìn)出口溫度和定期清洗進(jìn)氣口過濾棉減小了運(yùn)行人員和維修人員操作強(qiáng)度；四是能耗顯著下降，同等運(yùn)行風(fēng)量下，氣懸浮風(fēng)機(jī)要省電15～20%。

城鎮(zhèn)污水處理廠2采用的是A2O工藝，設(shè)計(jì)處理規(guī)模為5萬噸/日，實(shí)際處理水量為5萬噸/日，鼓風(fēng)曝氣采用的是磁懸浮鼓風(fēng)機(jī)，共2座生化池。鼓風(fēng)機(jī)房平面布置圖見圖2。

圖2 城鎮(zhèn)污水處理廠2鼓風(fēng)機(jī)房平面布置圖

城鎮(zhèn)污水處理廠3采用的是A2O氧化溝工藝，設(shè)計(jì)處理規(guī)模為5.5萬噸/日，實(shí)際處理水量為6.4萬噸/日，鼓風(fēng)曝氣采用的是磁懸浮鼓風(fēng)機(jī)。鼓風(fēng)機(jī)房平面布置圖見圖3。

圖3 城鎮(zhèn)污水處理廠3鼓風(fēng)機(jī)房平面布置圖

2.2 不同種類鼓風(fēng)機(jī)的采購(gòu)安裝成本分析

三種鼓風(fēng)機(jī)的能耗成本見下表2，從表2數(shù)據(jù)比較分析基礎(chǔ)是同功率（假定選定風(fēng)機(jī)都在75KW）進(jìn)口一線品牌設(shè)備進(jìn)行比較分析，結(jié)果顯示羅茨鼓風(fēng)機(jī)的采購(gòu)成本最低，安裝成本最高；氣懸浮鼓風(fēng)機(jī)的采購(gòu)成本在中間，安裝成本最低；磁懸浮鼓風(fēng)機(jī)的采購(gòu)成本最高，安裝成本略高于氣懸浮。

表2 不同類型鼓風(fēng)機(jī)的安裝采購(gòu)成本對(duì)比表

2.3 不同種類鼓風(fēng)機(jī)的運(yùn)營(yíng)成本分析

三種鼓風(fēng)機(jī)的能耗成本見下表3。從表3數(shù)據(jù)顯示城鎮(zhèn)污水處理廠1采用氣懸浮鼓風(fēng)機(jī)運(yùn)行能耗明顯低于采用羅茨鼓風(fēng)機(jī)的能耗。但從城鎮(zhèn)污水處理廠2和3采用磁懸浮鼓風(fēng)機(jī)，雖然工藝不同，但鼓風(fēng)機(jī)運(yùn)行能耗基本上差不多，基本噸水鼓風(fēng)機(jī)運(yùn)行能耗約為0.052～0.054度/噸水。

表3 不同類型鼓風(fēng)機(jī)的能耗成本一覽表

2.4 不同種類的鼓風(fēng)機(jī)維護(hù)周期及成本分析

不同種類鼓風(fēng)機(jī)的維護(hù)周期見下表4。從表4數(shù)據(jù)顯示磁懸浮鼓風(fēng)機(jī)的維護(hù)最方便，維護(hù)周期為3個(gè)月一次；羅茨鼓風(fēng)機(jī)維護(hù)周期為1個(gè)月1次，3個(gè)月更換一次濾棉；氣懸浮鼓風(fēng)機(jī)維護(hù)周期需要一周一次。但氣懸浮和磁懸浮鼓風(fēng)機(jī)維護(hù)成本相對(duì)較低，其中氣懸浮鼓風(fēng)機(jī)和磁懸浮鼓風(fēng)機(jī)維護(hù)成本0.81～0.87元/萬噸水，羅茨鼓風(fēng)機(jī)的維護(hù)成本最高，是其它兩種鼓風(fēng)機(jī)維護(hù)成本的兩倍。

3 總結(jié)

（1）通過對(duì)羅茨鼓風(fēng)機(jī)、磁懸浮鼓風(fēng)機(jī)和氣懸浮鼓風(fēng)機(jī)三種風(fēng)機(jī)運(yùn)行進(jìn)行比較，其中采購(gòu)和安裝綜合成本磁懸浮風(fēng)機(jī)最高，羅茨風(fēng)機(jī)的成本最低；運(yùn)營(yíng)成本磁懸浮和氣懸浮鼓風(fēng)機(jī)運(yùn)行能耗和噸水電費(fèi)成本相對(duì)較省，羅茨鼓風(fēng)機(jī)運(yùn)行能耗最高。

（2）磁懸浮鼓風(fēng)機(jī)的維護(hù)最方便，維護(hù)周期為3個(gè)月一次；羅茨鼓風(fēng)機(jī)維護(hù)周期為1個(gè)月1次，3個(gè)月更換一次濾棉；氣懸浮鼓風(fēng)機(jī)維護(hù)一周一次。

（3）氣懸浮和磁懸浮鼓風(fēng)機(jī)維護(hù)成本較低。其中氣懸浮鼓風(fēng)機(jī)維護(hù)成本要低于磁懸浮鼓風(fēng)機(jī)，羅茨鼓風(fēng)機(jī)的維護(hù)成本最高。

（4）由于城鎮(zhèn)污水處理廠設(shè)計(jì)水質(zhì)濃度大于實(shí)際運(yùn)行水質(zhì)濃度，部分廠存在設(shè)計(jì)鼓風(fēng)機(jī)選型偏大，造成曝氣過量，一方面導(dǎo)致能耗浪費(fèi)，另一方面過量曝氣導(dǎo)致脫氮除磷環(huán)境惡化，需不斷調(diào)整工藝來減少負(fù)面效應(yīng)，因此，建議城鎮(zhèn)污水處理廠設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮水量水質(zhì)不足的情況。

表4 不同類型鼓風(fēng)機(jī)的維護(hù)周期一覽表

（5）不同種類鼓風(fēng)機(jī)的性能綜合性價(jià)比見下表5。

表5 不同類型鼓風(fēng)機(jī)的性能綜合性價(jià)比分析表

（6）綜上，城鎮(zhèn)污水處理廠在設(shè)計(jì)底曝方式時(shí)鼓風(fēng)機(jī)建議選擇氣懸浮和磁懸浮鼓風(fēng)機(jī)。

[1]張辰,李春光.淺談城市污水處理廠的技術(shù)改造.中國(guó)給水排水,2004,20(4):20～23.

[2]黃浩華,張杰,文湘華,等.城市污水處理廠A2/O工藝的節(jié)能降耗途徑研究.環(huán)境工程學(xué)報(bào),2009,3(1):35～38.

[3]馬勇,彭永臻,王淑瑩.缺氧-好氧生物脫氮工藝曝氣量在線控制策略分析.環(huán)境科學(xué),2008,29(9):2501～2506.