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污水處理廠羅茨風(fēng)機供氣系統(tǒng)設(shè)計

污水處理廠羅茨風(fēng)機供氣系統(tǒng)設(shè)計

污水處理廠的核心部位之一是鼓風(fēng)供氣系統(tǒng)。而鼓風(fēng)供氣系統(tǒng)是生化池等正常運行的關(guān)鍵,如果鼓風(fēng)供氣系統(tǒng)出現(xiàn)問題,則整個生化系統(tǒng)將癱瘓;鼓風(fēng)供氣系統(tǒng)也是整個污水處理廠造價較高及耗電量最大的設(shè)備系統(tǒng),其能耗約占污水處理廠運行過程中總能耗的40%以上。所以污水處理廠的鼓風(fēng)供氣系統(tǒng)好壞直接影響污水處理廠造價及運行成本。

結(jié)合營口市西市區(qū)污水處理廠工程鼓風(fēng)供氣系統(tǒng)設(shè)計,從設(shè)備選型、供氣管線布置、節(jié)能和保證運轉(zhuǎn)可靠性幾個方面,談一些設(shè)計中的體會。營口市西市區(qū)污水處理廠設(shè)計規(guī)模為3萬m3/d,其生化池采用氧化溝工藝,工藝需氣量為8060m3/h,氣水比5.6∶1。鼓風(fēng)供氣系統(tǒng)由鼓風(fēng)機房和供氣管線組成。

鼓風(fēng)機的選型是鼓風(fēng)供氣系統(tǒng)設(shè)計過程中的重點。 城市生活污水處理廠常用的鼓風(fēng)機主要分為羅茨鼓風(fēng)機和離心鼓風(fēng)機兩種類型,它們有著各自的適用性。1、羅茨鼓風(fēng)機它是一種容積回轉(zhuǎn)鼓風(fēng)機,是利用兩個或者三個葉形轉(zhuǎn)子在氣缸內(nèi)做相對運動來壓縮和輸送氣體的回轉(zhuǎn)壓縮機。這種鼓風(fēng)機結(jié)構(gòu)簡單,制造方便,工作適應(yīng)性較強,適用于低壓力場合的氣體輸送和加壓。與離心式鼓風(fēng)機相比價格低,體積小,結(jié)構(gòu)簡單,維修方便,使用壽命長。2、離心式鼓風(fēng)機它是利用裝有許多葉片的工作旋輪所產(chǎn)生的離心力來擠壓空氣,以達到一定的風(fēng)量和風(fēng)壓的。其與羅茨鼓風(fēng)機比較,運行平穩(wěn)可靠,供氣連續(xù),工作效率高,噪聲較小,但外型尺寸較大,價格較高。離心鼓風(fēng)機又分為多級低速型和單級高速型。單級高速型采用高轉(zhuǎn)速的方式來達到所需風(fēng)壓;多級低速型采用較低轉(zhuǎn)速,其結(jié)構(gòu)形式為多級渦殼葉輪串聯(lián)以逐級升壓的方式達到所需風(fēng)壓。單級高速型與多級低速型鼓風(fēng)機相比,其流道短,減少了多級間的流道損失。單級高速離心鼓風(fēng)機主要采用節(jié)能效果好的進風(fēng)導(dǎo)葉片調(diào)節(jié)及變頻調(diào)節(jié)風(fēng)量方式,但其潤滑油系統(tǒng)較復(fù)雜,并且噪音比多級大;多級低速離心鼓風(fēng)機主要采用進風(fēng)管電動閥門調(diào)節(jié)及變頻調(diào)節(jié)風(fēng)量方式。綜上所述,單級高速型比多級低速型鼓風(fēng)機效率高、耗能小,但價格高,維護費用較高。離心鼓風(fēng)機適宜在中、大型污水處理廠中采用。

綜合以上因素,根據(jù)多年市場認(rèn)可度,我們認(rèn)為羅茨風(fēng)機綜合成本要低于其他風(fēng)機,營口市西市區(qū)污水處理廠為中型污水處理廠,因此,該廠設(shè)計采用8臺JGR300A型羅茨鼓風(fēng)機,五用三備。

鼓風(fēng)機風(fēng)量調(diào)節(jié)生化池的需氣量是隨著其溶解氧含量的變化而不斷變化的,同時外界空氣溫度也會引起需氣量的改變。為了節(jié)省能量,需要不斷改變鼓風(fēng)系統(tǒng)的供氣量以適應(yīng)新的工況,這就需要對鼓風(fēng)機進行風(fēng)量調(diào)節(jié)。鼓風(fēng)機的風(fēng)量調(diào)節(jié)主要有進出氣節(jié)流調(diào)節(jié)、進口導(dǎo)葉片調(diào)節(jié)和變速調(diào)節(jié)等方式,它們的主要特點如下。1、進出氣節(jié)流調(diào)節(jié) 通過改變進出氣閥門的開度來改變風(fēng)機性能曲線達到調(diào)節(jié)目的,是一種簡便常用的調(diào)節(jié)方法。其用于多級低速離心鼓風(fēng)機及羅茨鼓風(fēng)機的運行調(diào)節(jié)。2、進口導(dǎo)葉片調(diào)節(jié) 進口導(dǎo)葉調(diào)節(jié)裝置即在鼓風(fēng)機吸風(fēng)入口附近裝設(shè)一組可調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)角的進口導(dǎo)葉,其作用是使氣流在進入葉輪之前發(fā)生旋轉(zhuǎn),造成扭曲速度。導(dǎo)葉可繞自身軸轉(zhuǎn)動,葉片每轉(zhuǎn)動一個角度就意味著變換一個導(dǎo)葉安裝角,使進入風(fēng)機葉輪的氣流方向相應(yīng)改變。進口導(dǎo)葉調(diào)節(jié)風(fēng)量方式是通過進口導(dǎo)葉的預(yù)旋和節(jié)流作用,導(dǎo)致風(fēng)機性能曲線下降,從而使運行工況點變化,實現(xiàn)風(fēng)機流量調(diào)節(jié)。這種調(diào)節(jié)方法效率較高,調(diào)節(jié)范圍大,在提高風(fēng)機效率、實現(xiàn)自動控制等方面有明顯優(yōu)越性。但此裝置結(jié)構(gòu)復(fù)雜,對多級鼓風(fēng)機來說,如每一級前都采用導(dǎo)葉片,則整個裝置太復(fù)雜,如只對第一級采用導(dǎo)葉片,效果就不明顯,所以此法有一定的局限性,只有在單級高速離心風(fēng)機中使用效果最佳。

3、變速調(diào)節(jié) 隨著科技的不斷發(fā)展,交流電機調(diào)速技術(shù)被廣泛采用。通過用變頻器改變電機的轉(zhuǎn)速方式來進行風(fēng)機流量的控制,可以大幅度減少以往機械方式調(diào)控流量造成的能量損耗。這是一種比較節(jié)能的調(diào)節(jié)方法,但此法會使設(shè)備復(fù)雜化,而且造價高,比較適用于中、小型鼓風(fēng)機。采用的JGR型羅茨鼓風(fēng)機采用變速調(diào)節(jié),可以節(jié)省大量能耗,降低運行費用。

空氣過濾為節(jié)省能耗、提高氧傳遞效率,目前污水處理廠曝氣池大多采用微孔曝氣器。這種曝氣頭的布?xì)饪讖綖?60μm左右,而從鼓風(fēng)機出來的壓縮空氣中含有過量的水汽和油滴,同時還有固體雜質(zhì),如鐵銹、沙粒、管道密封劑等,這些會損壞微孔曝氣器上的小氣孔,縮短微孔曝氣器的使用壽命或使之失效,所以鼓風(fēng)機進氣必須經(jīng)過過濾,以免堵塞系統(tǒng)末端微孔曝氣器。空氣過濾器的作用就是將壓縮空氣中的液態(tài)水、液態(tài)油滴分離出來,并濾去空氣中的灰塵和固體雜質(zhì)。末端微孔曝氣器一般要求通過的灰塵粒徑小于2μm,除塵效率90%以上。鼓風(fēng)機的空氣過濾器按效率可分為粗效過濾器、中效過濾器、高效過濾器三種。因高效過濾器的過濾孔隙非常小,故在高效過濾器前應(yīng)設(shè)置低阻力的粗效過濾器以去除較大塵粒,粗效過濾器起到對高效過濾器的保護作用,有利于更好地發(fā)揮高效過濾器的作用,同時也能降低運行成本。粗效過濾器的濾料一般為無紡布、玻璃絲等,高效過濾器的濾料一般為超細(xì)玻璃纖維濾紙。一般污水處理廠設(shè)計采用粗效過濾器+中高效過濾器的方式,對鼓風(fēng)機進氣進行過濾。

噪聲控制鼓風(fēng)機運行時產(chǎn)生的噪聲是非常大的,噪聲主要來自鼓風(fēng)機運行時機體本身和進、出風(fēng)管道。通常采取的噪聲控制措施有消聲、隔音、減振等方法。1、消聲在鼓風(fēng)機的進、出風(fēng)口安裝消聲器是控制鼓風(fēng)機空氣動力性噪聲的主要途徑之一。消聲器是允許氣流通過,卻又能阻止或減小聲音傳播的一種器件,是消除空氣動力性噪聲的重要措施,是控制噪聲的有效工具。消聲器可以很大地減少鼓風(fēng)機進、出風(fēng)口的空氣動力性噪聲。鼓風(fēng)機進、出風(fēng)口的消聲器一般采用微穿孔式消聲器。2、隔音 鼓風(fēng)機機體本身在運行過程中也產(chǎn)生很大噪聲,故一般在鼓風(fēng)機外設(shè)置隔音罩,以消除機組運行過程產(chǎn)生的噪聲;同時在條件允許的情況下,在鼓風(fēng)機房的內(nèi)壁、天棚粘貼多孔性吸聲材料,使之成為吸聲室,以減少鼓風(fēng)機房的噪聲對外界的干擾。3、減振鼓風(fēng)機機組在運行過程的振動會產(chǎn)生低頻噪聲,其也是噪聲的一種來源。因此,減少鼓風(fēng)機運行過程的振動是控制噪聲的一種辦法。為此,在風(fēng)機進、出口連接處裝設(shè)柔性減振接頭,同時在鼓風(fēng)機與設(shè)備基礎(chǔ)連接處設(shè)置減振器,以減少鼓風(fēng)機運行過程的振動。4、管道降噪 將風(fēng)管盡可能布置在地面以下,利用土層吸音,可有效對管道降噪。 通過以上這些措施可以綜合控制整個鼓風(fēng)供氣系統(tǒng)的噪聲,從而達到環(huán)保的要求。

供氣管線供氣管線的設(shè)計主要對管道管徑的計算和對供氣系統(tǒng)各環(huán)路的壓力損失進行壓力平衡計算。其中對供氣系統(tǒng)各環(huán)路的壓力損失進行壓力平衡計算是重點,把供氣系統(tǒng)各并聯(lián)管段間的壓力損失差額控制在一定范圍內(nèi),是保證系統(tǒng)運行效果的重要條件之一。污水處理廠的生化池設(shè)置一般在兩座以上,并且每座生化池都并聯(lián)布置若干供氣支管,如果并聯(lián)管段間的壓力損失差過大,將出現(xiàn)生化池好氧段曝氣不均勻,影響污水處理效果。供氣系統(tǒng)各并聯(lián)環(huán)路的壓力損失的相對差額應(yīng)不超過15%。供氣管線管道管徑應(yīng)按管內(nèi)空氣流速確定,其中干管10~15m/s,小支管按4~5m/s。為了保證供氣系統(tǒng)易于壓力平衡,建議供氣干管流速取大值,小支管流速取小值。考慮到供氣系統(tǒng)的漏風(fēng)量,在確定系統(tǒng)總風(fēng)量時應(yīng)附加5%~10%的風(fēng)管漏風(fēng)率。

污水處理廠與城市居民日常生活息息相關(guān),其安全穩(wěn)定的運行是居民安居樂業(yè)及城市環(huán)境安全的必要條件。鼓風(fēng)供氣系統(tǒng)是城市生活污水處理廠重要組成部分之一,其設(shè)計是否合理,運行是否安全、穩(wěn)定、節(jié)能,很大程度上決定城市生活污水處理廠運行效果。根據(jù)本工程對鼓風(fēng)供氣系統(tǒng)設(shè)計總結(jié)如下建議:鼓風(fēng)機設(shè)備選型應(yīng)根據(jù)污水廠的建設(shè)規(guī)模及建設(shè)標(biāo)準(zhǔn),選擇相應(yīng)類型的鼓風(fēng)機。鼓風(fēng)供氣系統(tǒng)應(yīng)在保證安全穩(wěn)定運行的前提下,通過不同的調(diào)節(jié)方式等方法降低系統(tǒng)能耗。在供氣管線的設(shè)計計算時,應(yīng)對供氣系統(tǒng)各環(huán)路的壓力損失進行壓力平衡計算。

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