邢洪魁

(棗莊礦業(yè)集團(tuán)高莊煤業(yè)有限公司，山東 微山 277605)

羅茨鼓風(fēng)機(jī)在生活污水處理系統(tǒng)中應(yīng)用較為廣泛，但其運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生的噪聲危害相當(dāng)嚴(yán)重。高強(qiáng)度的噪聲，不僅損害人的聽覺，而且對(duì)神經(jīng)系統(tǒng)、心血管系統(tǒng)、內(nèi)分泌系統(tǒng)、消化系統(tǒng)以及視覺、智力等都有不同程度的影響。若長時(shí)間在此作業(yè)環(huán)境中工作，作業(yè)人員容易產(chǎn)生噪聲性耳聾、頭疼發(fā)暈、神經(jīng)衰弱、胃惡及消化不良等諸多職業(yè)病，嚴(yán)重危害作業(yè)人員的身心健康，極大地降低工作效率[1，2]。因此在使用鼓風(fēng)機(jī)時(shí)必須對(duì)其進(jìn)行降噪治理，以最大限度地減少對(duì)環(huán)境和職工的影響。但傳統(tǒng)治理技術(shù)一般采用對(duì)鼓風(fēng)機(jī)安裝隔音罩的方法進(jìn)行，雖然能達(dá)到一定的治理效果，但很難達(dá)到預(yù)期要求，且常因安裝隔音罩而影響鼓風(fēng)機(jī)的散熱運(yùn)行、日常檢查維護(hù)等，易給鼓風(fēng)機(jī)日常運(yùn)行帶來極大的不安全因素?；谏鲜鲈颍瑮椙f礦業(yè)集團(tuán)高莊煤業(yè)有限公司(以下簡稱高煤公司)打破傳統(tǒng)采用隔聲罩的單一治理方法，對(duì)生活污水處理站使用的5臺(tái)鼓風(fēng)機(jī)采取吸音、隔音和消音等方法進(jìn)行了綜合治理，達(dá)到了預(yù)期的效果。

1 羅茨鼓風(fēng)機(jī)的工作原理

羅茨鼓風(fēng)機(jī)是容積式風(fēng)機(jī)的一種，其工作原理為：兩個(gè)葉輪在電動(dòng)機(jī)的帶動(dòng)下相向轉(zhuǎn)動(dòng)，由于葉輪與葉輪，葉輪與機(jī)殼，葉輪與墻板之間的間隙極小，從而使進(jìn)氣口形成了真空狀態(tài)，空氣在大氣壓的作用下進(jìn)入進(jìn)氣腔。使得每個(gè)葉輪的其中兩個(gè)葉片與墻板、機(jī)殼構(gòu)成了一個(gè)密封腔，進(jìn)氣腔的空氣在葉輪轉(zhuǎn)動(dòng)過程中，被兩個(gè)葉片所形成密封腔不斷地帶到排氣腔，又因?yàn)榕艢馇粌?nèi)的葉輪是相互嚙合的，從而把兩個(gè)葉片之間的空氣擠壓出來，這樣連續(xù)不停的運(yùn)轉(zhuǎn)，使空氣源源不斷地從進(jìn)氣口輸送到出氣口。鼓風(fēng)機(jī)在運(yùn)行過程中會(huì)產(chǎn)生一系列的高強(qiáng)度噪聲。

2 存在的問題

高煤公司生活污水處理站鼓風(fēng)機(jī)房安裝有5臺(tái)羅茨鼓風(fēng)機(jī)，分別為SSR150H型2臺(tái)，SSR150型2臺(tái)，SSR200H型1臺(tái)。其中SSR150H型和SSR150型每天24 h各運(yùn)行1臺(tái)，用于生活污水處理站處理生活廢水曝氣供氧，SSR200H型風(fēng)機(jī)每天運(yùn)行0.5 h，用于濾池供氣反沖洗。其有關(guān)參數(shù)見表1。治理前，鼓風(fēng)機(jī)未采取任何噪聲治理措施，產(chǎn)生的噪聲嚴(yán)重影響了工作人員的工作，特別是在機(jī)房內(nèi)工作時(shí)，由于噪聲大，員工之間無法交流，即使在機(jī)房外，也需要大聲說話才能聽清，而由于操作室緊鄰風(fēng)機(jī)房，受噪聲影響，操作人員在其內(nèi)打電話也聽不清，影響安全生產(chǎn)，同時(shí)由于長期處于這種高噪聲工作環(huán)境，也影響職工身心健康，職工反映較為強(qiáng)烈，因此要求進(jìn)行徹底治理。

表1 羅茨鼓風(fēng)機(jī)工作參數(shù)

為徹底掌握治理前的噪聲排放情況，對(duì)鼓風(fēng)機(jī)房內(nèi)西部、中部、東部、機(jī)房外3 m處及操作間噪聲排放值進(jìn)行了監(jiān)測(cè)，見表2。從監(jiān)測(cè)數(shù)居來看，各點(diǎn)排放值均較高，特別是鼓風(fēng)機(jī)房外噪聲超過了《工作場(chǎng)所有害因素職業(yè)接觸限值》(GBZ2.2—2007)要求，操作間噪聲值超過了《工業(yè)企業(yè)設(shè)計(jì)衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》(GBZ1—2010)的要求，具體噪聲值見表2[3-4]。

3 噪聲源及特性分析

為治理鼓風(fēng)機(jī)的噪聲污染，首先必須清楚噪聲的來源及特性，才能采取科學(xué)合理的治理措施，達(dá)到降噪減振的目的。羅茨鼓風(fēng)機(jī)是一種強(qiáng)噪聲的機(jī)電產(chǎn)品，其運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生的噪聲主要包括進(jìn)氣口和排氣口輻射的空氣動(dòng)力性噪聲、機(jī)殼及軸承輻射的機(jī)械性噪聲、基礎(chǔ)震動(dòng)輻射的噪聲、電動(dòng)機(jī)噪聲等[5]。

空氣動(dòng)力性噪聲主要是由于風(fēng)機(jī)在一定空氣壓力下運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，葉片周期性的打擊空氣質(zhì)點(diǎn)時(shí)，引起動(dòng)力脈動(dòng)而產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)噪聲；同時(shí)葉輪表面形成大量氣體渦流，產(chǎn)生了渦流噪聲，其頻率分別取決于風(fēng)機(jī)葉片每秒鐘擊打質(zhì)點(diǎn)的次數(shù)和風(fēng)機(jī)葉片的形狀及葉片和氣體的相對(duì)速度。

機(jī)械噪聲主要來源于機(jī)殼的振動(dòng)。使機(jī)殼發(fā)生振動(dòng)的原因主要有兩個(gè)：

(1)葉輪的轉(zhuǎn)動(dòng)不平衡力，通過傳動(dòng)構(gòu)件轉(zhuǎn)移到機(jī)殼上，對(duì)機(jī)殼產(chǎn)生周期性的激勵(lì)；

(2)機(jī)殼內(nèi)的渦流強(qiáng)度所決定的壓力脈動(dòng)，常與葉片的基頻(即葉片通過頻率)有聯(lián)系，也對(duì)機(jī)殼產(chǎn)生周期性的激勵(lì)。

基礎(chǔ)震動(dòng)輻射產(chǎn)生的噪聲一般是設(shè)備與基礎(chǔ)之間固定不牢、存在間隙，缺少減震設(shè)施，在設(shè)備運(yùn)行時(shí)，設(shè)備與基礎(chǔ)之間相互擊打產(chǎn)生的。

電動(dòng)機(jī)噪聲產(chǎn)生主要是由電磁噪聲、機(jī)械噪聲和空氣動(dòng)力噪聲。其中電磁噪聲主要是電機(jī)中周期變化的徑向電磁力或不平衡的磁拉力使鐵心發(fā)生磁致伸縮和振動(dòng)所引起，機(jī)械噪聲主要由轉(zhuǎn)子和軸承不平衡引起，空氣動(dòng)力噪聲主要由風(fēng)扇、旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子和氣流沿風(fēng)路流動(dòng)時(shí)形成的氣流噪聲。

鼓風(fēng)機(jī)房內(nèi)的噪聲是由上述設(shè)備運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生的直達(dá)聲和混響聲的綜合結(jié)果的反映，但主要是鼓風(fēng)機(jī)運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生的空氣動(dòng)力性噪聲和機(jī)械噪聲，其他基礎(chǔ)震動(dòng)和電機(jī)產(chǎn)生的噪聲不明顯。鼓風(fēng)機(jī)產(chǎn)生的噪聲頻率以中頻為主，低高頻次之。

4 治理措施

在了解了噪聲的產(chǎn)生來源及特性之后，為了減少投資，原計(jì)劃對(duì)每臺(tái)鼓風(fēng)機(jī)及電機(jī)安裝隔聲罩進(jìn)行隔音降噪處理，但考慮到現(xiàn)場(chǎng)空間條件、設(shè)備散熱和維修以及工作人員正常情況下在機(jī)房內(nèi)工作時(shí)間很短的情況，決定不再采用安裝隔聲罩的方案，而采取對(duì)整個(gè)鼓風(fēng)機(jī)房進(jìn)行吸音、隔音、消音等綜合治理措施。

4.1 吸音治理

鼓風(fēng)機(jī)房內(nèi)墻壁四周為普通混凝土磚混結(jié)構(gòu)，表面為普通涂料粉刷，表面光滑，產(chǎn)生的反射混響聲加劇了房內(nèi)噪聲。對(duì)此，在墻壁及屋頂表面全部采用容重為80 kg/m的巖棉作為吸音材料，巖棉厚度為5 cm，表面用玻璃絲布和穿孔PVC板作為護(hù)面層。其中玻璃絲布緊貼穿孔PVC板，穿孔板厚度為4 mm，孔徑為5 mm，孔間距為5 mm，開孔率為22.89%。治理后機(jī)房內(nèi)混響聲明顯降低。

4.2 隔音治理

鼓風(fēng)機(jī)房有2個(gè)窗戶和1扇門，原安裝使用的均為普通單層鋁合金玻璃窗和普通鐵皮門，隔音效果很差，因此，分別采取了相應(yīng)的治理措施。

對(duì)2個(gè)窗戶隔音的治理：考慮到隔聲窗的隔聲效果受玻璃的厚度、層數(shù)，層間空氣層厚度、窗扇及窗框的密封程度影響很大。為提高隔音效果，避免玻璃吻合效應(yīng)的影響，采用的隔聲窗為中空雙層的玻璃，玻璃厚度分別為3 mm和6 mm，規(guī)格為2000mm×2000mm，共2扇。同時(shí)在窗扇和窗框之間用薄彈性墊進(jìn)行密封處理。

對(duì)1扇門的隔音治理，主要是訂做更換了1扇采用不銹鋼鐵皮(單面厚2 mm)、五合板(單面厚度5 mm)、玻璃棉(總厚度50 mm)和毛氈(單面厚3mm)等材料制作的隔音門，總厚度為70 mm，尺寸為1800mm×1000mm。為提高隔音效果，門與門框采的縫隙用插入式鏟口，并粘貼薄橡皮條對(duì)四周進(jìn)行密封處理。

4.3 消音治理

為保持鼓風(fēng)機(jī)房內(nèi)通風(fēng)換氣，降低室內(nèi)溫度，避免高溫環(huán)境下風(fēng)機(jī)運(yùn)行不穩(wěn)定，影響污水處理設(shè)施正常運(yùn)行，機(jī)房設(shè)置了2個(gè)進(jìn)氣口和3個(gè)出風(fēng)口。但由于沒有對(duì)進(jìn)氣口、出氣口進(jìn)行消音處理以及對(duì)鼓風(fēng)機(jī)供風(fēng)管路安裝消音器，機(jī)房外噪聲輻射很大。若不進(jìn)行消音治理，即使實(shí)施以上吸音和隔音治理，機(jī)房外降噪效果也不佳。為既能保持風(fēng)機(jī)房內(nèi)空氣流通循環(huán)、降低室內(nèi)溫度的，又要達(dá)到降低噪聲的目的，主要采取了如下治理措施：

(1)在機(jī)房外側(cè)對(duì)5臺(tái)鼓風(fēng)機(jī)出風(fēng)口管路均安裝規(guī)格為φ250mm×1400mm的阻抗復(fù)合式消音器。

(2)在風(fēng)機(jī)房底部進(jìn)氣口安裝2臺(tái)規(guī)格為1200mm×800mm×650mm的片式阻性消音器，在風(fēng)機(jī)房頂部出氣口安裝3臺(tái)規(guī)格為φ500mm×1000mm的圓形阻性消音器。

5 實(shí)施效果

高煤公司生活污水處理站鼓風(fēng)機(jī)噪聲經(jīng)過上述綜合治理措施實(shí)施后，對(duì)各點(diǎn)進(jìn)行了監(jiān)測(cè)，從表2監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)來看，機(jī)房內(nèi)外及操作間各點(diǎn)噪聲值治理后均有不同程度的大幅度下降，治理效果明顯。其中風(fēng)機(jī)房內(nèi)噪聲由103.3～104.2 dB(A)降至88.6～91.2 dB(A)，降幅為13～15 dB(A)；機(jī)房外3 m處噪聲由95.6 dB(A)降至79.6 dB(A)，降幅為16 dB(A)；操作間噪聲由78.5 dB(A)降至67.4 dB(A)，降幅為11.1 dB(A)。機(jī)房外和值班室噪聲值均達(dá)到了國家規(guī)定的不高于85 dB(A)和70 dB(A)的工業(yè)企業(yè)噪聲衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)要求。

表2 治理前后噪聲對(duì)比 dB(A)

6 結(jié) 語

從鼓風(fēng)機(jī)噪聲的治理效果來看，治理是成功的，機(jī)房內(nèi)外環(huán)境明顯改善，員工間可以交流，操作間電話通話不再受到影響，利于工作人員正常工作的開展，避免了安全事故的發(fā)生，減少了對(duì)工作人員聽力的損害和語言交談的影響，職工身心健康得到保障，受到了廣大員工的一致好評(píng)。但從治理過程中也深刻體會(huì)到：在對(duì)鼓風(fēng)機(jī)房產(chǎn)生的噪聲進(jìn)行治理時(shí)，一定要在分析透噪聲的來源和頻率特性的基礎(chǔ)上，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況采取相應(yīng)的吸音、隔音和消音等綜合治理措施，才能有效降低機(jī)房內(nèi)外的噪聲，達(dá)到應(yīng)有的治理效果而又不影響設(shè)備的日常運(yùn)行和維護(hù)。