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[摘要]：以污水处理厂鼓风机曝气设备为对象进行研究，科学分析每种设备所具有的性能为实际工作中的选型提供依据。
[关键词]：A/O工艺 污水处理设备 鼓风机 曝气机 选型
中图分类号：U664.9+2 文献标识码：U 文章编号：1009-914X（2012）35- 0464-01
0 引言
随着绿色生态概念的引进，污水处理行业也开始运用新的工艺对污水的利用进行更深入的研究。新方法要求顺应社会节能减排和绿色环保主题的高效设备作用于完整的工艺流程中。不同设备的配置对污水处理厂的适应度也不同，以下着重分析污水处理厂不可或缺的鼓风机曝气设备的选型。
1、污水处理厂AO工艺的简介
1.1 A/O工艺 厌氧-好氧工艺法是将污水净化过程分成先后两级程序进行处理。第一级是用于脱氮除磷的厌氧段 （Anacrobic）简称A段；第二级是用于去除水中有机物的好氧段 （Oxic）简称O段。整个作用过程就是专业上所讲的A/O工艺法。这种工艺法的先进之处在于：用污水源中有机碳形成的内循环先进行反硝化反应充分；曝气池在后提高了处理水的净化程度；整个过程提高内循环的利用率；无需外援碳节省资源；系统设备占地少，运行维护简单，减少投资费用。缺点是它不能单独进行处理后的污泥资源再利用；要实现高脱氮率所耗费的资金相对较高。
1.2 鼓风曝气设备的应用 从城市污染源排除的污水，其污染物总含量或浓度高，没达到排放标准或与环境容量要求不符，需要进行污水的净化处理。鼓风机曝气设备就是在好氧反应阶段的前段进行工作。
2、污水处理流程中设备的选型
污水处理厂设备的选型原则 选型的原则遵循技术先进原则，生产适用原则和经济合理原则。（1）技术先进原则，就是设备采用的技术是这个行业前沿的或是领先的优秀技术。它除了对整个领域具有普遍适用性，兼容性外，还应该具有系统上的可升级能力；（2）生产适用原则指的是设备的选型符合污水处理厂的不同层面要求，不单是包括日处理水的多少达到最佳使用效率，还包括在生产过程中操作人员的适应度和维修等方面；（3）经济合理原则，是指选购设备能否使污水处理厂达到最经济。就是说设备的购置安装维修升级等是否达到了经济上最优方案。
3、污水处理厂鼓风设备的分类及性能对比 鼓风曝气设备主要由鼓风机、微孔气泡扩散设备和连接管道三部分组成。
3.1 污水处理厂鼓风机的类别 鼓风机按类型又可分为：罗茨鼓风机、单级离心鼓风机、多级离心鼓风机、气悬浮鼓风机和磁悬浮鼓风机。由于气悬浮和磁悬浮风机的造价较高目前还不具有广泛的实际应用性，因此在这里不加以分析。
3.2 鼓风机的性能对比 下面从工作原理、性能、优缺点等方面对前三种鼓风机加以对比。（1）罗茨鼓风机。工作原理：利用转子的旋转，将气体吸入到全封闭空间形成真空再利用高低压强均衡原理使气体排出。罗茨鼓风机参数：风机转速为150～3000转/分钟；流量为0.15～1200立方米/分钟，压力为9.8～196千帕，功率为0.75～1000千瓦，单机重量为100～9000千克。优点：价格低；最简单的回转机械，易于控制和维护；压力随背压变化；流量较小时效率较高。缺点：工作效率一般；流量>120立方/分时，占地大。（2）单级离心鼓风机。工作原理是把通過一个旋转叶片把电动机的机械能转变为气体压力使处理水与空气充氧。优点：高转速；单机流量>300立方/分时，性价比高。缺点：噪音高；灵活性较低无法采用变频调速；系统复杂需配特别培训过的操作人员；购置成本较大，管理费用较大。（3）多级离心鼓风机。工作原理：利用有两个或更多叶轮串联组成的离心鼓风对污水进行充氧。采用变频后的多级离心鼓风机，当流量减少到额定流量的60%时，进口导叶方式比进口节流方式节省功率达17%之多。优点：耐用可靠性高；购置成本低；备件易得，润滑系统简单；采用方式灵活，操作维护简单；噪音低；流量值在100～400立方/分区间内性价比最高。
小结：在流量较小时，三种风机效率差异不大；对于大流量风机，由于罗茨式转速有限，效率较低；另两种离心风机差距较小。
4、主要微孔气泡扩散设备的分类及性能对比
4.1 微孔气泡扩散设备 常用的有盘式膜片微孔曝气器、微孔陶瓷曝气管和弹性曝气软管等。
4.2 微孔气泡扩散设备的性能对比
（1）盘式膜片微孔曝气器主要由底座、微孔膜片、密封圈及配气管组成，膜片一般由橡胶制成，上面分布2000-5000开闭式孔眼，孔径为80-100微米；空气管设计流速主管10-15米/秒，支管5米/秒；氧利用率18.4-27.7%；充氧动力效率：4.46-5.19KgO2/kwh；曝气阻力：180-280mmH2O；曝气器表面距池底安装高度：250/270mm。优点：氧利用率高，布气均匀，曝气池利用率高。（2）微孔陶瓷曝气管.具有表面积大，充氧能力强，服务面积大，结构简单装配方便的优点，充氧动力效率1.5-7 KgO2/kwh，。缺点是微孔容易结垢堵塞，需要经常酸洗。（3）弹性曝气软管。是近几年开发研制的新型曝气器，采用特殊化学纤维制成，长度可根据需要在5-20米范围内定制，软管上均匀分布着微型小孔，安装在距池底0.6-1米处，曝气量在2-7 m3/mh， 充氧动力效率4-8KgO2/kwh，充氧效率优于其他微孔曝气器，目前正在逐步推广使用。
5、 A/O工艺中各型曝气机配比参数解析
5.1 其他机械曝气机 按不同曝气方式分：表面曝气机，潜水射流曝气机，沉水式曝气机和曝气转盘。
5.2 各型曝气机的配比参数解析
（1）表面曝气机。工作原理是利用马达带动轴流式叶轮，将废水导向四周喷出水幕，接触空气形成水滴后撞击液面，使液面震荡增加水氧量。参数指标：充氧能力366.7 KgO2/h；动力效率（经济指标）3.27 KgO2/kwh；理论动力效率（技术指标）3.74 KgO2/kwh；COD，BOD能耗削减30%。 优点：充氧比较完全，成本较低。缺点：要求人员对系统的操作程度较高。（2）潜水射流曝气机。工作原理：由潜水泵、射流器、散流器、吸气管和软管五部分组成融合了先进的散流技术，采用射流曝气方式增加处理污水的含氧度。性能指标：每个设备服务面积在0.25-0.75平方米；曝气膜片运行平均孔隙为80-100微米；空气管设计流速主管10-15米/秒，支管5米/秒；氧利用18.4-27.7%；充氧动力效率：4.46-5.19KgO2/kwh；曝气阻力：180-280mmH2O；曝气器表面距池底安装高度：250/270mm；氧转移率高达30%。优点：转氧率高；高曝气池利用率；安静；弹性的安装与维护。（3）沉水式曝气机。工作原理：利用马达带动叶轮旋转造成的离心力吸附水流，同时利用叶轮制造真空吸入空气，水空混合后再借由离心力排出。优点：安装灵活；一次性投入低；维修简单。缺点：应用范围狭窄仅适用于用气量小的污水处理厂。（4）曝气转盘。工作原理：以曝气转盘为主体的一系列机件构成的能够带入大量空气与处理水作用来达到充氧效果。主要技术参数：曝年转盘直径1800mm；适用转速43～58rpm；经济转速是50rpm；最佳浸没深度为500～700mm；工作水深在3～6米；碟片安装密度：2～4ds/m。优点：系统简单且安装维修方便；工作深水度高；充氧能动力高；混合搅拌力强；使用寿命长。缺点：投资成本较大，日常管理问题多。
6、结语
10万吨AO及相似工艺中型城市污水处理厂曝气设备选型综合运行成本，购置成本，技术先进性和成熟度，以及日常维护的便利性推荐选用变频多级离心鼓风机和盘式膜片微孔曝气器组成的曝气系统。
参考文献：
[1]蒋克彬. 水处理工程常用设备与工艺[M].中国石化出版社，2011
[2]张爱均.污水处理厂鼓风机的选型及节能技术研究[J].机电信息.2011（33）
[关键词]：A/O工艺 污水处理设备 鼓风机 曝气机 选型
中图分类号：U664.9+2 文献标识码：U 文章编号：1009-914X（2012）35- 0464-01
0 引言
随着绿色生态概念的引进，污水处理行业也开始运用新的工艺对污水的利用进行更深入的研究。新方法要求顺应社会节能减排和绿色环保主题的高效设备作用于完整的工艺流程中。不同设备的配置对污水处理厂的适应度也不同，以下着重分析污水处理厂不可或缺的鼓风机曝气设备的选型。
1、污水处理厂AO工艺的简介
1.1 A/O工艺 厌氧-好氧工艺法是将污水净化过程分成先后两级程序进行处理。第一级是用于脱氮除磷的厌氧段 （Anacrobic）简称A段；第二级是用于去除水中有机物的好氧段 （Oxic）简称O段。整个作用过程就是专业上所讲的A/O工艺法。这种工艺法的先进之处在于：用污水源中有机碳形成的内循环先进行反硝化反应充分；曝气池在后提高了处理水的净化程度；整个过程提高内循环的利用率；无需外援碳节省资源；系统设备占地少，运行维护简单，减少投资费用。缺点是它不能单独进行处理后的污泥资源再利用；要实现高脱氮率所耗费的资金相对较高。
1.2 鼓风曝气设备的应用 从城市污染源排除的污水，其污染物总含量或浓度高，没达到排放标准或与环境容量要求不符，需要进行污水的净化处理。鼓风机曝气设备就是在好氧反应阶段的前段进行工作。
2、污水处理流程中设备的选型
污水处理厂设备的选型原则 选型的原则遵循技术先进原则，生产适用原则和经济合理原则。（1）技术先进原则，就是设备采用的技术是这个行业前沿的或是领先的优秀技术。它除了对整个领域具有普遍适用性，兼容性外，还应该具有系统上的可升级能力；（2）生产适用原则指的是设备的选型符合污水处理厂的不同层面要求，不单是包括日处理水的多少达到最佳使用效率，还包括在生产过程中操作人员的适应度和维修等方面；（3）经济合理原则，是指选购设备能否使污水处理厂达到最经济。就是说设备的购置安装维修升级等是否达到了经济上最优方案。
3、污水处理厂鼓风设备的分类及性能对比 鼓风曝气设备主要由鼓风机、微孔气泡扩散设备和连接管道三部分组成。
3.1 污水处理厂鼓风机的类别 鼓风机按类型又可分为：罗茨鼓风机、单级离心鼓风机、多级离心鼓风机、气悬浮鼓风机和磁悬浮鼓风机。由于气悬浮和磁悬浮风机的造价较高目前还不具有广泛的实际应用性，因此在这里不加以分析。
3.2 鼓风机的性能对比 下面从工作原理、性能、优缺点等方面对前三种鼓风机加以对比。（1）罗茨鼓风机。工作原理：利用转子的旋转，将气体吸入到全封闭空间形成真空再利用高低压强均衡原理使气体排出。罗茨鼓风机参数：风机转速为150～3000转/分钟；流量为0.15～1200立方米/分钟，压力为9.8～196千帕，功率为0.75～1000千瓦，单机重量为100～9000千克。优点：价格低；最简单的回转机械，易于控制和维护；压力随背压变化；流量较小时效率较高。缺点：工作效率一般；流量>120立方/分时，占地大。（2）单级离心鼓风机。工作原理是把通過一个旋转叶片把电动机的机械能转变为气体压力使处理水与空气充氧。优点：高转速；单机流量>300立方/分时，性价比高。缺点：噪音高；灵活性较低无法采用变频调速；系统复杂需配特别培训过的操作人员；购置成本较大，管理费用较大。（3）多级离心鼓风机。工作原理：利用有两个或更多叶轮串联组成的离心鼓风对污水进行充氧。采用变频后的多级离心鼓风机，当流量减少到额定流量的60%时，进口导叶方式比进口节流方式节省功率达17%之多。优点：耐用可靠性高；购置成本低；备件易得，润滑系统简单；采用方式灵活，操作维护简单；噪音低；流量值在100～400立方/分区间内性价比最高。
小结：在流量较小时，三种风机效率差异不大；对于大流量风机，由于罗茨式转速有限，效率较低；另两种离心风机差距较小。
4、主要微孔气泡扩散设备的分类及性能对比
4.1 微孔气泡扩散设备 常用的有盘式膜片微孔曝气器、微孔陶瓷曝气管和弹性曝气软管等。
4.2 微孔气泡扩散设备的性能对比
（1）盘式膜片微孔曝气器主要由底座、微孔膜片、密封圈及配气管组成，膜片一般由橡胶制成，上面分布2000-5000开闭式孔眼，孔径为80-100微米；空气管设计流速主管10-15米/秒，支管5米/秒；氧利用率18.4-27.7%；充氧动力效率：4.46-5.19KgO2/kwh；曝气阻力：180-280mmH2O；曝气器表面距池底安装高度：250/270mm。优点：氧利用率高，布气均匀，曝气池利用率高。（2）微孔陶瓷曝气管.具有表面积大，充氧能力强，服务面积大，结构简单装配方便的优点，充氧动力效率1.5-7 KgO2/kwh，。缺点是微孔容易结垢堵塞，需要经常酸洗。（3）弹性曝气软管。是近几年开发研制的新型曝气器，采用特殊化学纤维制成，长度可根据需要在5-20米范围内定制，软管上均匀分布着微型小孔，安装在距池底0.6-1米处，曝气量在2-7 m3/mh， 充氧动力效率4-8KgO2/kwh，充氧效率优于其他微孔曝气器，目前正在逐步推广使用。
5、 A/O工艺中各型曝气机配比参数解析
5.1 其他机械曝气机 按不同曝气方式分：表面曝气机，潜水射流曝气机，沉水式曝气机和曝气转盘。
5.2 各型曝气机的配比参数解析
（1）表面曝气机。工作原理是利用马达带动轴流式叶轮，将废水导向四周喷出水幕，接触空气形成水滴后撞击液面，使液面震荡增加水氧量。参数指标：充氧能力366.7 KgO2/h；动力效率（经济指标）3.27 KgO2/kwh；理论动力效率（技术指标）3.74 KgO2/kwh；COD，BOD能耗削减30%。 优点：充氧比较完全，成本较低。缺点：要求人员对系统的操作程度较高。（2）潜水射流曝气机。工作原理：由潜水泵、射流器、散流器、吸气管和软管五部分组成融合了先进的散流技术，采用射流曝气方式增加处理污水的含氧度。性能指标：每个设备服务面积在0.25-0.75平方米；曝气膜片运行平均孔隙为80-100微米；空气管设计流速主管10-15米/秒，支管5米/秒；氧利用18.4-27.7%；充氧动力效率：4.46-5.19KgO2/kwh；曝气阻力：180-280mmH2O；曝气器表面距池底安装高度：250/270mm；氧转移率高达30%。优点：转氧率高；高曝气池利用率；安静；弹性的安装与维护。（3）沉水式曝气机。工作原理：利用马达带动叶轮旋转造成的离心力吸附水流，同时利用叶轮制造真空吸入空气，水空混合后再借由离心力排出。优点：安装灵活；一次性投入低；维修简单。缺点：应用范围狭窄仅适用于用气量小的污水处理厂。（4）曝气转盘。工作原理：以曝气转盘为主体的一系列机件构成的能够带入大量空气与处理水作用来达到充氧效果。主要技术参数：曝年转盘直径1800mm；适用转速43～58rpm；经济转速是50rpm；最佳浸没深度为500～700mm；工作水深在3～6米；碟片安装密度：2～4ds/m。优点：系统简单且安装维修方便；工作深水度高；充氧能动力高；混合搅拌力强；使用寿命长。缺点：投资成本较大，日常管理问题多。
6、结语
10万吨AO及相似工艺中型城市污水处理厂曝气设备选型综合运行成本，购置成本，技术先进性和成熟度，以及日常维护的便利性推荐选用变频多级离心鼓风机和盘式膜片微孔曝气器组成的曝气系统。
参考文献：
[1]蒋克彬. 水处理工程常用设备与工艺[M].中国石化出版社，2011
[2]张爱均.污水处理厂鼓风机的选型及节能技术研究[J].机电信息.2011（33）