鼓风曝气工艺中的风机选型探讨

时间：2024-04-25

赵乾

光大水务运营（新沂）有限公司江苏徐州 221400

鼓风曝气处理过程中的关键环节就是曝气，污水曝气的顺利进行是在鼓风机的作用下完成的，鼓风机的整体性能会给曝气效果造成严重的影响，并且鼓风机的能耗非常高，据不完全统计其能够占到污水处理厂总能耗的50%左右。因此，风机选择的合适与否不仅会影响污水处理厂的生产运行，而且还会对其经济效益造成一定的影响。为了确保污水处理厂生产工作的顺利实施，并进一步提高其经济效益，这就需要结合其鼓风曝气的实际情况，选择适宜的风机，进而为污水曝气过程的顺利进行提供可靠保障[1]。

1 两种风机原理和基本特点对比分析

1.1 罗茨风机

1.1.1 工作原理

罗茨风机在工作过程中，在转子的不断旋转作用下，外界气体经由进气口被吸入到转子与泵壳之间的缝隙中，然后再通过排气口进行相应的排出。在转子的吸气过程中，随着气体进入到转子和泵壳之间缝隙，就会将该空间进行全封闭，因此，泵腔内的气体不会受到外界力的作用，也就不会被压缩和膨胀。当转子顶部转过排气口的边缘后，该封闭空间就会与排气侧进行联通，在排气侧高压强的作用下，气体会返冲进入该封闭空间，这就会造成气体压强的突然升高。随着转子的继续旋转，气体会最终排放到泵外[2]。

表1 罗茨风机和单级高速离心风机的性能参数对比表

1.1.2 特点

（1）罗茨风机的造价较低，并且其整体结构相对简单，易于控制和维护；

（2）压力会随着背压而发生相应的变化，小流量高速风机的工作效率较高；

（3）相较于单级和多级的离心风机，罗茨风机的效率较低；

（4）当罗茨风机的流量超过120m3/min 时，其风机体积就会变得非常巨大，需要占用非常大的面积。

1.2 单级高速离心风机

1.2.1 工作原理

单级高速离心风机通过旋转的叶轮将电机所具有的机械能转变为气体的动能，在离心风机的带动下，外界气体经由叶轮进口并流入到出口的过程中，气体在流速和压力两方面都有不小的提升，其中所含有的能量也逐渐提高。在叶轮的带动下所排出的气体经过压出室后，就能将其所具有的动能转变为压力能，然后沿排出管路输送出去，在这个过程中，叶轮进口处由于气体被排出而形成一定大小的真空区域，气体在大气压的作用下被压入叶轮的进口，于是旋转着的叶轮就连续不断地吸入和排出气体[3]。

1.2.2 特点

（1）单级高速离心风机在工作过程中的转速非常高，高达20000r/min，高转速会带来高噪音，这就会给周围环境造成不利影响。

（2）在满载的状态下，其工作效率非常高，但是无法对其进行变频调速，难以结合实际的工作需求，进行有针对性的调整，这就会造成能量的浪费；

（3）单级高速离心风机能够以较小的体积实现较大的流量，这就能够大大减小风机的占地面积；

（4）其控制系统和润滑系统非常复杂，这就会给维修保养人员带来不小的难度，进行大修时往往需要制造厂商的技术人员提供相应的技术指导；

（5）由于其操作难度校对较大，在上岗前，就需要对操作人员进行系统全面的培训；

（6）整体设备的投资成本非常高，单机流量大于300m3/min的性能价格比高。

2 综合性能对比分析

两种风机的工作性能对比如表1 所示。

根据上表能够看出：①随着流量的逐渐增加，单级高速离心风机的单位成本的下降趋势非常明显；而罗茨风机的单位成本具有上升的趋势，尤其是当流量超过50m3/min 后，单位成本急剧提高。在相同的流量条件下，罗茨风机的功率要高于后者，其所带来的能耗也较高；②在较小流量的工作条件下，两种风机之间的效率和能耗差异较小，但是罗茨风机具有较低的成本，其性价比非常高；③在中、大流量的工作条件下，罗茨风机的转速难以提升，导致其工作效率较低，而离心机的成本相对较低，能耗也较低，工作效率较高，具有较高的性价比。

3 经济效益对比分析

就单台的投资费用而言，罗茨风机较单级高速离心风机相对较低，但是在实际的运行过程中，前者的运行费用较高。通过对两种风机的总投资和性价比进行系统全面的对比分析，能够发现单级高速离心风机具有比较明显的优势，对于上述的工作情况，则需要优选单级高速离心风机。在实际的污水处理设计过程中，要结合鼓风曝气的实际情况，进行有针对性的选择，进而在确保曝气质量的前提下，为污水处理厂带来良好的经济效益。