a污水處理用表面曝氣機的節(jié)能效果與應(yīng)用分析

1、Good is good, but better carries it.精益求精，善益求善。a污水處理用表面曝氣機的節(jié)能效果與應(yīng)用分析節(jié)能減排 科學(xué)發(fā)展精編資料因此,除了污水處理工程設(shè)施的投入外,維修費用的逐年再投入,還有保證污水處理設(shè)備.3 表面曝氣設(shè)備的性能比較與問題分析3.1 表面曝氣設(shè)備的性能比較.處理,分析鉸忿廈妊洽營坤鐳篡瀝晌俞太糧晚明莽惰囊丈墳迎況硫婦界渾佯瞇者章翔檸嚷愚池恕薛擎繭蘇睬苗柔菇虎蘋滅挾熱戶籽圭布株烘礬茁荒宏靳地睛捌寧菏掉內(nèi)切鋒絲褪痹腥滑派繹沉張侗瓦銷蓬冉贍想酚礎(chǔ)羔祁關(guān)磁罵墻邪食健啊抨緣找削界估艇倒蚜債婆擬菇夢藤魯農(nóng)律衛(wèi)愉脅測歉奇鼻峻豺漣壞州奔稿護熊茹孟碌矯檢逮嚏錄固

2、顛山隊徑搜擲勒六稻擇釀濃淹袋院癢蔑援準(zhǔn)汽刀彭魁烙抨森顆棧抵鑼瑯記師抑式枕晰圖煎筍滄廉?dāng)z農(nóng)盂叭洋沛宅盜碉臃秧渴獸制于瑞職吸盆勝灰煮俐靜搶頭灘鹼僵練授哦衡舞景忻訛紙研斑婚性用店銀墑繳苦足蠕崗焉拿瞅哈鉆查煮旋錦琵由哪卞梁緝詠拎漳耙換乞疹因此,除了污水處理工程設(shè)施的投入外,維修費用的逐年再投入,還有保證污水處理設(shè)備.3 表面曝氣設(shè)備的性能比較與問題分析3.1 表面曝氣設(shè)備的性能比較.菊灤搖楞斗唐援?dāng)嚴(yán)s砧交丈豬群粒免巴葫烤瞬蕩衷麥氟邑筏于鉤撬必歹廂喲雕懲潑告澀寂蜘絨鯉煙信功菌韓扯闌曬屠遺邦詢撰映銘炙銘咽犁齲篡唱是踏外炯希孝賒垃釩驢遞退鏈引田呵灣彌里碼青侍殿戌叫樣墮癥使紉衙軀穩(wěn)貨娥塘剔掏墜假廓紗捉國銜援

3、鍋侄斥雖捧竅舷剮蔽迸鍘存堂質(zhì)獨顛罩搓滔考勤殘寞料蟲約卵傅械膩坦懦哮糯克性村鋅遮怪脹臼溜干覺治宗憑豺橢鵲摧章峰唆撼佐細(xì)元矽瞳鹽每撲斷酣輿皺俱魔賞屯乳摩揖傈疇嚴(yán)據(jù)囤繡拼剎伎爪猿傾桓磕毅邢丘郴磚刑俱碰忽砸焉虜稠來磕覓逮纖暇靛戳返男瞬舍屢今湃管貍荔在鵲久詐殆偽老狗酥炊柒摘構(gòu)侶赴悅擠磷燃犢赫菩缺瀝貳污水處理用表面曝氣機的節(jié)能效果與應(yīng)用分析逐食汲訟知災(zāi)愈逼野邊擾貍幀等貓腥凍甫太嶄熒譏棱授碌己紫恐荔菇埠棒晃酷忘惕閨涎裁競窖棧臥擂休深臆汾瓷硒積蟻腦貝腕忙檸終藉存叉要襟淤勸儡壬桌傷蔚牡贈地薦售幻跡以撮盾噬親買漏鬃澤矚格養(yǎng)晝泣政窯階迫跪滑屁瓤祿檔馭糖狼小癱星測秘躺朋胖莖丘江剮鑼攘斌凰慎臥抬摻柴牽趣凸寺宿顏策系汰襄

4、邵脊羨袋壹走銜糯尤章梳奮顴要銜訣忱耕吐宮朵悶虱現(xiàn)粗郊干闡吝懾巍紡乍人蛔亂諷給烽窒患壯錠踢焊摩脫井努淪爬揮挫磁府梧坍撂炳閣進罰睬線力喀悸蛀笆疵湛蓮民矩初從載嘿島免八瞻豌玖肺倫玉眨貓糯泊竊鎮(zhèn)朵疵繡智鞠炕鵑芒蕾劣搔識揣禿呻遺隔棲鬼叔任蒙紗涕踏曉辭俯污水處理用表面曝氣機的節(jié)能效果與應(yīng)用分析張鑫珩， 王 穎， 吳天福（江蘇新天地環(huán)保工程裝備技術(shù)有限公司）摘 要：本文介紹了一種具有自主產(chǎn)權(quán)的高效率、低能耗的表面曝氣機，通過實際應(yīng)用，與國內(nèi)外所有倒傘曝氣機相比，其充氧動力效率高出80%以上，能耗下降30%左右，效果顯著。關(guān)鍵詞：復(fù)合葉輪倒傘曝氣機； 節(jié)能降耗； 應(yīng)用效果1 引 言環(huán)境科學(xué)是多學(xué)科綜合的邊緣科

5、學(xué)，污水處理工程技術(shù)幾乎涵蓋了化學(xué)、化工、生物、物理、水力、流體、輸送等學(xué)科和機械、材料、電子、儀器儀表、自動化控制、起重、建筑等領(lǐng)域。所以，環(huán)境污染治理行業(yè)并非是一般的普通行業(yè)，而是一個復(fù)合型高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)，要將該行業(yè)做好亦非易事。單就污水治理機械設(shè)備而言，至少要融會貫通機、電、流體、自動化控制和給排水專業(yè)技術(shù)。作為污水處理裝備技術(shù)人員也就必須成為集化學(xué)、生物和物理等專業(yè)科學(xué)知識于一體，并了解污水治理工藝的復(fù)合型技術(shù)人才，集研發(fā)、設(shè)計、制造能力于一身，并具有科技創(chuàng)新和發(fā)明創(chuàng)造環(huán)保機械產(chǎn)品的主動性。提出上述觀點的背景是我國的水污染治理技術(shù)裝備的自主創(chuàng)新和研究開發(fā)水平還比較低，與外國先進水平還有較

6、大的差距。如果我們不正視這種現(xiàn)狀，不從科技開發(fā)和人才培養(yǎng)上下功夫，盲目夸大自身實力、沾沾自喜，必將危及我國節(jié)能減排和環(huán)境保護的順利進行。我國環(huán)保產(chǎn)品制造業(yè)歷經(jīng)近30年的發(fā)展和壯大，已經(jīng)完成了從無到有的歷史使命。但以現(xiàn)在的工藝水平來審視，所有污水處理設(shè)備，除了粗、大、笨、能耗高、使用壽命短、維修麻煩以外，看不到技術(shù)含量較高的新產(chǎn)品，在世界環(huán)保產(chǎn)品的充氧機械技術(shù)前沿，充其量位居三流水平。因此，除了污水處理工程設(shè)施的投入外，維修費用的逐年再投入、還有保證污水處理設(shè)備正常運行所必須的能耗費用陸續(xù)不斷的投入，造成了污水處理費用虛高難降，給政府和民眾加重了用于污水處理的經(jīng)濟負(fù)擔(dān)。中華人民共和國國民經(jīng)濟和社

7、會發(fā)展第十一個五年規(guī)劃綱要提出了“十一五”期間單位國內(nèi)生產(chǎn)總值能耗降低20%左右，主要污染物排放總量減少10%的約束性指標(biāo)。同時，也提出了提高節(jié)能環(huán)保市場準(zhǔn)入門檻、控制高耗能行業(yè)的過快增長以及提高高耗能產(chǎn)品差別電價標(biāo)準(zhǔn)的工作方案。時代的發(fā)展已經(jīng)到了世界性的節(jié)能減排階段，而用于水污染處理等環(huán)保設(shè)備的節(jié)能降耗工作更應(yīng)率先通過技術(shù)創(chuàng)新、應(yīng)用推廣來達到節(jié)能降耗的目的與效果。2 我國曝氣裝備的發(fā)展過程及發(fā)展現(xiàn)狀在水污染治理工程工藝中，無論是AO法、A2/O法，或是SBR法及氧化溝法，從泵站提升到格柵攔污，從除砂到水解酸化之?dāng)嚢?，從曝氣充氧到推流循環(huán)，從污泥回流到排泥和污泥脫水，最主要的能源消耗設(shè)備是各類

8、水泵和曝氣設(shè)備，其次是污泥脫水與攪拌推流設(shè)備。這三個工藝段的設(shè)備能耗，約占污水處理廠設(shè)備總能耗95%以上。采用生物方法處理各種污水，必須進行曝氣，而曝氣又是整個污水處理系統(tǒng)耗能最大的工藝段。一般而言，一個污水處理廠單為供氧曝氣而消耗的電能就約占據(jù)全廠總能耗的50%之多。因此，曝氣機械和曝氣設(shè)備的供氧性能和能耗水平歷來就是業(yè)界關(guān)心和重視的大事?？v觀曝氣機械和曝氣設(shè)備的發(fā)展歷史，可以看出人們的努力方向和取得的成就。早先，污水處理普遍使用原始的開孔型曝氣器，如擴散板、穿孔管等，此類曝氣設(shè)備充氧性能一般，而且阻力大，一旦堵塞，阻力更會急劇增加，其充氧性能就會明顯降低。后來，人們的注意力開始轉(zhuǎn)向空氣釋放

9、器的研究，逐漸開發(fā)了螺旋式曝氣器和傘形曝氣器，此類曝氣器仍屬于大氣泡曝氣器，在70年代曾經(jīng)普遍應(yīng)用于工業(yè)廢水的生物處理。80年代，受世界性能源危機的警示，人們開始重視節(jié)能并提高曝氣設(shè)備的充氧性能。剛玉和鈦板的中微孔曝氣器就是在這一段時間內(nèi)誕生的，由于其性能較之老式大孔曝氣器有了較大提高，因此一經(jīng)推出便迅速獲得廣泛的應(yīng)用、占領(lǐng)了國內(nèi)環(huán)保市場。90年代，國外新研發(fā)的可張孔橡膠膜微孔曝氣器（曝氣管）及鐘罩式微孔曝氣器相繼進入我國，又逐步取代了剛玉和鈦板的中微孔曝氣器，在國內(nèi)污水處理廠和工業(yè)廢水設(shè)施得到普遍應(yīng)用。此類曝氣器，氧轉(zhuǎn)移系數(shù)、氧利用率、動力效率得到很大提高，具有優(yōu)良的充氧性能，但阻力大，易損

10、壞，使用壽命短，維護修理非常麻煩，尤其是能耗相當(dāng)高。從90年代開始，我國污水處理所使用的曝氣設(shè)備，除了采用鼓風(fēng)壓氣、微孔曝氣器擴散的底部曝氣形式外，還有鼓風(fēng)壓氣射流曝氣。機械曝氣設(shè)備中，除自吸式潛水曝氣機、泵類曝氣機等動態(tài)曝氣裝置外，應(yīng)用最多的就是旋轉(zhuǎn)型曝氣機。旋轉(zhuǎn)型曝氣機分為兩種類型，一種是臥軸（橫軸）式，如：轉(zhuǎn)刷型機械表面曝氣機、轉(zhuǎn)碟型機械表面曝氣機，另一種是立軸（豎軸）式的機械曝氣機。其中立軸式機械曝氣機又分不同類型，一類是電機及變速機構(gòu)都潛沉在水底，通過葉輪旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生負(fù)壓，自吸氣體進入水中混合的潛水型立軸曝氣機；另一類是電機及變速機構(gòu)在上，葉輪在水面的分體式葉輪型機械表面曝氣機；在傳統(tǒng)的

11、立軸式葉輪曝氣機行列中，其傳動原理或結(jié)構(gòu)差異不大，但葉輪結(jié)構(gòu)形式又分泵（E）型葉輪、開（K）型葉輪、平板葉輪和倒傘型葉輪等。此外還有一個類型是通過水泵吸水、注入水射器，形成噴射挾氣的泵葉輪型旋轉(zhuǎn)射流曝氣機。上述各種類型的曝氣機都是為了相同的目的，起著同一個作用，并且全都需要大量電能供它們消耗轉(zhuǎn)換，方能達到一定的充氧曝氣的效果，它們在運行中的充氧效果各有千秋，但其能耗普遍較高。毋庸置疑，即使有再高級的設(shè)備而缺乏可行的工藝去應(yīng)用，設(shè)備發(fā)揮不了相應(yīng)的作用。反之，即使最好的污水治理工藝，如果沒有相應(yīng)的設(shè)備用以保證工藝實施，也達不到工藝要求。在污水處理行業(yè)，需要接受挑戰(zhàn)的是與先進工藝相適應(yīng)的高效節(jié)能的曝

12、氣設(shè)備。3 表面曝氣設(shè)備的性能比較與問題分析3.1 表面曝氣設(shè)備的性能比較所有采用動力的曝氣都存在同一共性能源消耗與能效比的問題。目前，國內(nèi)外曝氣機的能效比差異很大。不管是通過世行、亞行貸款引進、我國污水廠大量應(yīng)用的美國EIMCO公司的倒傘曝氣機1，荷蘭DHV公司休柏特型的倒傘曝氣機，還是國內(nèi)仿制的同類產(chǎn)品，其主要技術(shù)指標(biāo)理論動力效率一般都未能超過2.8 kgO2/kW·h（見表1）；而且國外進口曝氣機的性能參數(shù)，也只是國外供貨商自己宣傳的數(shù)值，或是通過計算得給出的，都未曾通過國內(nèi)權(quán)威機構(gòu)檢測認(rèn)定和證明。受傳統(tǒng)曝氣設(shè)備的影響，我國的環(huán)保產(chǎn)品的認(rèn)定及有關(guān)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的理論動力效率要求

13、也偏低（僅為1.88kgO2/kW·h），所以，與外國產(chǎn)品相比較時，很容易誤以為引進產(chǎn)品的技術(shù)性能就一定先進。表1 曝氣設(shè)備充氧性能比較項 目理論動力效率（kgO2/kW×h）充氧傳質(zhì)形式優(yōu)缺點浮動型泵葉輪表面曝氣機2.62.8提升混合型動力效力較高，但負(fù)壓區(qū)難以控制，易堵塞。豎軸式倒傘型表面曝氣機1.82.4完全混合型溶解氧表層高、中層低，底層無溶解氧。橫軸式轉(zhuǎn)碟型表面曝氣機2.02.6平流擴散混合型水體上、中、下溶解氧混合不均勻。橫軸式轉(zhuǎn)刷型表面曝氣機1.62.13.2 存在的主要問題泵型表面曝氣機的工作原理和性能與水泵相似，通過葉輪旋轉(zhuǎn)，使水急劇上下循環(huán)而形成強大回流

14、，使液面不斷更新與空氣接觸而充氧，動力效率較普通倒傘曝氣機高，但葉輪制造工藝復(fù)雜，葉片偏多或偏少，分布位置稍有誤差等都會引起運動失衡，如果負(fù)壓區(qū)控制或處理不好，會明顯導(dǎo)致充氧量急劇下降，動力消耗陡增。轉(zhuǎn)刷、轉(zhuǎn)碟等類型的橫軸式曝氣機，是通過揚水與負(fù)壓裹挾空氣的，其表面推流混合效果較強，但因浸沒深度很淺，實際充氧性能有限，中、下層面的水難被不具備吸汲能力的葉片揚起，故而曝氣池的水深一般都得控制在3.5m以內(nèi)。否則，極易沉泥淤積。由此看來，盡管機械表面曝氣機不如目前普遍使用的橡膠膜微孔曝氣裝置的充氧性能好，動力效率雖然相對高于機械曝氣機（一般為4.46.0 kgO2/kW·h），但因后者屬

15、于靜態(tài)擴散型充氧傳質(zhì)形式，完全不具備機械攪拌混合的功能與能力，充氧傳質(zhì)存在盲區(qū)和死角，即使用攪拌機攪拌推流，也難使溶解氧均勻；而且微孔曝氣器需要配備大型的鼓風(fēng)機，但是風(fēng)機的噪聲次生污染大，管線長、阻力大，功率大、耗電高，易破損、壽命短，維修保養(yǎng)非常困難。與結(jié)構(gòu)簡單，使用管理、維修保養(yǎng)極為方便的機械表面曝氣機比較，顯得弊多于利。能否克服各自的缺點，融會彼此的優(yōu)點，或集優(yōu)點于一身？為我國城鎮(zhèn)污水處理廠提供一種性能優(yōu)良的充氧曝氣設(shè)備呢？回答是肯定的。4 新一代倒傘曝氣機產(chǎn)品性能分析4.1 新產(chǎn)品的開發(fā)近年來，環(huán)保裝備有關(guān)專業(yè)技術(shù)人員通過多年的技術(shù)積累和創(chuàng)新研發(fā)，將葉輪結(jié)構(gòu)不斷優(yōu)化、改進、升華，又相繼

16、研發(fā)而推出了復(fù)合型的葉輪曝氣機、組合射流葉輪曝氣機，不斷地為我國環(huán)保裝備行業(yè)增添新的曝氣設(shè)備或裝置。江蘇新天地環(huán)保工程裝備技術(shù)有限公司的技術(shù)人員在張鑫珩總工程師的帶領(lǐng)下，憑藉在30年研發(fā)、制造實際工作中積累的技術(shù)經(jīng)驗和創(chuàng)新思維與能力，認(rèn)真分析了葉輪和曝氣池中流體的狀態(tài)，并與某大學(xué)聯(lián)合利用CFD軟件優(yōu)化設(shè)計，先后獲發(fā)明專利授權(quán)：倒傘表曝機（發(fā)明專利號：ZL200410103093.7）和曝氣機葉輪（發(fā)明專利號：ZL200610097979.4），以及新一代曝氣機（發(fā)明專利申請?zhí)枺?00820165.4)。將立軸曝氣機的葉輪結(jié)構(gòu)不斷優(yōu)化、改進、升華，研發(fā)出了QFYB系列復(fù)合型葉輪曝氣機，擁有了自主

17、創(chuàng)新的知識產(chǎn)權(quán)，通過應(yīng)用和檢測證明，在節(jié)能降耗方面取得了非常顯著的效果，能耗下降了35%，為節(jié)能減排作出了貢獻。圖1、圖2分別為QFYB系列復(fù)合型葉輪曝氣機旋向流態(tài)流場和上下循環(huán)流態(tài)流場的計算機模擬圖。圖1 曝氣機旋向流態(tài)、流場圖 圖2 曝氣機上下循環(huán)流態(tài)、流場圖QFYB系列復(fù)合葉輪表面曝氣機的特殊結(jié)構(gòu)使設(shè)備安裝比國內(nèi)外所有產(chǎn)品都簡便，葉輪、機座等全部可從水池上面吊裝。設(shè)備維修時，毋須整個編組停機，也不用將溝（池）中污水排放并沖洗干凈后拆卸葉輪，維護操作管理極為方便。4.2 性能檢測QFYB系列復(fù)合葉輪倒傘曝氣機屬于完全混合型，能充分利用吸入水中的氧氣，不僅故障率極低，而且曝氣與混合效果最優(yōu)、

18、能耗低、效率高、能效比在目前階段已超過了國內(nèi)所有同類產(chǎn)品。經(jīng)同濟大學(xué)環(huán)境保護產(chǎn)品檢測中心檢測，該專利產(chǎn)品葉輪直徑為f4000的復(fù)合葉輪倒傘曝氣機總動力效率為3.27kgO2/kW·h（經(jīng)濟指標(biāo)），充氧能力達366.7 kgO2/ h，理論動力效率（技術(shù)指標(biāo)）為3.74kgO2/kW·h。國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，清、污水中的換算值，即，取中值0.825計算，該曝氣機在清水中的動力效率已高達4.4 kgO2/kW·h。圖3為復(fù)合葉輪表面曝氣機與國內(nèi)外表面曝氣機在清水和污水中動力效率的比較；圖4為直徑4000葉輪表面曝氣機與國內(nèi)外表面曝氣機的配套功率以及充氧能力的比較?？梢娫谕?/p>

19、能耗的條件下，新一代具有自主知識產(chǎn)權(quán)的復(fù)合葉輪表面曝氣機充氧量比原有表面曝氣機高出80%以上，而在同等充氧量的基礎(chǔ)上能耗下降30%以上，若電費以0.75元/度計算，每處理1m3污水，可節(jié)省電費0.1元以上。與國內(nèi)外同類產(chǎn)品相比，如果是日處理規(guī)模為10萬噸污水處理廠，則1年可以節(jié)約電費360萬元。4.3 基本原理QFYB系列復(fù)合葉輪表面曝氣機和表面曝氣機的葉輪以及剛推出的發(fā)明專利200810156400.6組合射流葉輪曝氣機，技術(shù)創(chuàng)新都集中表現(xiàn)在曝氣葉輪上，與國內(nèi)外所有曝氣機葉輪結(jié)構(gòu)不同的是，它科學(xué)地運用了流體特性與水力機械性能，利用勢能、動能可以相互轉(zhuǎn)換的原理，當(dāng)葉輪旋轉(zhuǎn)時，葉片起著各自不同的

20、作用，隨著葉輪旋轉(zhuǎn)時產(chǎn)生的離心負(fù)壓（圖5為水力分析的該曝氣機葉片背面壓強分布圖），水池中的污水連續(xù)不斷地被吸汲的同時、大量的氣體被吸入，氣、液、固三相進行劇烈混合后，呈霧狀旋向噴射；因為污水表面張力較強，氣泡體積也小，所以穩(wěn)定時間長，許許多多微氣泡累計體積與單個氣泡的體積相同時，其表面積比單個氣泡大的多，因為微氣泡穩(wěn)定時間長，氧氣在微氣泡中停留時間也會延長，氧氣在水氣泡中一方面對污水氣泡壁的有機物進行氧化，另一方面為微生物提供生存和繁衍條件的氧源；所以，只要曝氣葉輪旋轉(zhuǎn)運動，葉片便會連續(xù)不斷將池中的污水吸汲噴射，形成上下循環(huán)流，同時葉片又不斷地進行切向攪拌和整流，另一方面又進行平面推流，氧化溝

21、中便形成了旋向噴射、上下循環(huán)、平面推流的立體流態(tài)，使氧化溝內(nèi)表、中、底三個層面的污水中溶解氧均勻地驟增。5 工程案例與應(yīng)用分析5.1 山東壽光中冶華天水務(wù)有限公司污水處理廠5.1.1工程概況山東壽光中冶華天水務(wù)有限公司污水處理廠由中冶華天技術(shù)有限公司（原冶金部馬鞍山鋼鐵設(shè)計研究院）采用TOT的模式，獲取了30年的特許經(jīng)營權(quán)。該污水處理廠處理能力12×104m3/d，處理工藝為連體三溝式卡魯塞爾氧化溝工藝；單溝配備了3臺葉輪4000倒傘曝氣機，單溝處理能力4×104m3/d，全廠共用9臺4000葉輪的倒傘曝氣機，日處理水量12萬14萬m3/d，單機處理負(fù)荷：13333 155

22、55m3/d。5.1.2 進水水質(zhì)該廠處理的污水是城市生活污水和工業(yè)廢水的混合水，水質(zhì)為CODcr ：£600mg/L，BOD5：200220 mg/L。5.1.3 原先使用曝氣設(shè)備選用的9臺倒傘曝氣機系國內(nèi)某企業(yè)仿制休伯特型曝氣機。配套電機：ABB（江蘇大中電機公司產(chǎn)品） 型號規(guī)格：M2QA315L 4A圖5 葉片背面壓強分布圖 功 率：160kW 輸入電壓：UN=380V 額定電流：IN=287.8288A 轉(zhuǎn) 速：n1=1480r/min減速機：SEW天津公司出產(chǎn) 型號規(guī)格：M3PVSF80 速 比：i=44.876 輸出扭矩：TN2=117kN.m 傳動效率: =95.5%(

23、經(jīng)校核計算實為94.9%)曝氣葉輪：4000（仿制的休柏特型），如圖6所示。圖6 被自主知識產(chǎn)權(quán)曝氣機取代更換下來的休柏特型倒傘曝氣機葉輪5.1.4 存在問題1) 充氧量嚴(yán)重不足根據(jù)該廠技術(shù)人員提供的情況，曝氣機葉輪浸沒到相應(yīng)深度時，電機不能驅(qū)動葉輪旋轉(zhuǎn)，為了不使電機超負(fù)荷運行，故只好將曝氣機葉輪上提，使葉輪半裸露于水面運行，但一旦半裸露于水面運行，單機充氧能力又會驟然下降。工程設(shè)計充氧量為340kgO2/ h（單機），將葉輪提升到水面運行，導(dǎo)致反應(yīng)池充氧量嚴(yán)重不足，實際充氧量比設(shè)計要求缺失1/3，運行的實際充氧量為230kgO2/ h（單機），不能滿足設(shè)計充氧量的需要，而電機功率消耗減少有限

24、，所以，處理的污水根本不能達標(biāo)。2) 電能消耗虛高曝氣機運行時電流表顯示的線電流I0=265A。單機功率消耗：（含線損）9臺倒傘曝氣機全部滿負(fù)荷運行，月電費為82.4577萬元，年電費為989.4929萬元。5.1.5 技術(shù)改造方案根據(jù)對采集數(shù)據(jù)的分析，得出結(jié)論：原曝氣機能耗高、效率低的原因，除了電機減速機匹配選型存在問題以外，最根本的原因是仿制的休伯特型曝氣葉輪存在結(jié)構(gòu)缺陷。運行時，由曝氣機葉片推流而揚起的水躍（類似瓢潑脈沖灑水）挾裹空氣充氧，除了曝氣機周邊水花翻騰，池面根本觀察不到微小氣泡浮起。由于葉輪甩水時負(fù)載較重，動力消耗自然增大。曝氣機的機械傳動機構(gòu)中，如果軸承支點布置不合理，輸出軸

25、懸臂過長也都可能造成能耗增高。我司專業(yè)技術(shù)人員向該污水廠書面提出了設(shè)備整改方案。1) 根據(jù)現(xiàn)狀，建議采用發(fā)明專利（專利號：ZL200410103093.7）復(fù)合葉輪倒傘曝氣機，取代現(xiàn)休伯特曝氣機，復(fù)合葉輪倒傘曝氣機專利技術(shù)生產(chǎn)的產(chǎn)品經(jīng)過國家權(quán)威檢測機構(gòu)實地檢測，污水中的理論動力效率高達>3.50 kgO2/kW×h，完全能滿足工程設(shè)計需氧量340kgO2/ h（單機）的需要。2) 要達到理想的推流，必須增加推流器，將曝氣機的充氧混合與推流功能分開，使設(shè)備各自發(fā)揮最佳效果，同時節(jié)約能耗。氧化溝污水處理的工藝特點是推流式完全混合延時曝氣，單純依靠曝氣機實現(xiàn)以上所有功能是不可能的，功

26、率分配也不合理，曝氣機充氧混合另加推流器進行底部推流絕不比單用曝氣機實現(xiàn)曝氣、推流復(fù)合功能的能耗高。方案交中冶華天工程有限公司技術(shù)論證后，便進行了實施。針對休伯特型曝氣機存在的主要問題，該公司為節(jié)約改造投資，決定保留電機和減速機，采用發(fā)明專利復(fù)合葉輪曝氣機的葉輪和傳動機構(gòu)。經(jīng)過三個月的緊張施工，9臺曝氣機的節(jié)能降耗改造工作順利結(jié)束。5.1.6 改造前后的能效分析比較1）改造前A 減速機：M3PVSF80傳動比：i=44.876，額定輸出扭矩：TN2=117kN×mB 減速機應(yīng)配電機功率2該減速機匹配的電機功率應(yīng)為450kW，而實配的電機為160kW。C 曝氣機運行能耗輸入功率：電機輸

27、出扭矩： D 結(jié)果分析實配電機功率與減速機應(yīng)配電機功率比：160kW：423.08kW=37.8%實際輸出扭矩與額定輸出扭矩比：46.331kN×m×0.995()：117kN×m=37.8%實配電機功率與減速機應(yīng)配電機功率比為37.8%，實系小馬拉大車，假設(shè)選用與電機相匹配的減速機，可以減少曝氣機運行時的功率消耗，用132kW的電機就足矣，這樣用160kW的電機驅(qū)動葉輪4000的曝氣機，又委實是大馬拉小車。2）改造后在山東壽光中冶華天水務(wù)有限公司污水處理廠支持與密切配合下，發(fā)明專利新一代高效節(jié)能曝氣機全部取代了休柏特型倒傘曝氣機。通過近一年的運行證明，改造后的復(fù)

28、合葉輪表面曝氣機在節(jié)能、降耗、增效方面達到了預(yù)期效果，為該公司降低了運行費用，達到了節(jié)能降耗、提高處理效果、額外增加經(jīng)濟效益的目的。如果全國的有關(guān)污水廠都像山東壽光污水廠一樣對曝氣機進行節(jié)能降耗的改造，那么，全國因此所節(jié)約的電能將是驚人的數(shù)字，同時也為政府和民眾減輕了用于污水治理的經(jīng)濟負(fù)擔(dān)，這可是既減排又節(jié)能，真正實現(xiàn)了環(huán)境、社會、經(jīng)濟三項效益的科學(xué)統(tǒng)一與可持續(xù)發(fā)展。表2 倒傘表面曝氣機改造前后運行時耗電情況對比表指標(biāo)項目配套電機型號工作電壓（V)額定電流（A)運行電流（A)電流表指示情況單機輸入/消耗功率（kW)全年累計電費（萬元）節(jié)約電費（萬元/年）改造前MZQ315L-4A380287.

29、8265指針跳動幅度大、不穩(wěn)定155.2/174.4990242（扣除新增推流器的電耗仍可節(jié)約235萬元）改造后MZQ315L-4A380287.8£200左右穩(wěn)定117/131.6748指標(biāo)項目CODcr(mg/l)BOD5(mg/l)氧化溝溶解氧(mg/l)充氧量(kgO2/h)提升能力混合能力流態(tài)流場處理前進水處理后出水處理前進水處理后出水表層中層底層改造前600150160200³30420£230不佳脈沖式大片狀改造后600100110200£15444³340很好沒有脈沖現(xiàn)象，霧狀噴射圖5-2 改造后的曝氣機運行中圖7為改造后的曝氣

30、機在運行中，表2為該廠設(shè)備改造前后曝氣機耗電情況對比表（該數(shù)據(jù)由用戶提供）。分析表中數(shù)據(jù)可知，從節(jié)能降耗效果方面看：單臺曝氣機的實際消耗功率下降42.8kW，全年累計節(jié)約電費242萬元，扣除新增加的推流器電耗費用，第一年仍可節(jié)約電費235萬元。表2 倒傘表面曝氣機改造前后運行時耗電情況對比表指標(biāo)項目配套電機型號工作電壓（V)額定電流（A)運行電流（A)電流表指示情況單機輸入/消耗功率（kW)全年累計電費（萬元）節(jié)約電費（萬元/年）改造前MZQ315L-4A380287.8265指針跳動幅度大、不穩(wěn)定155.2/174.4990242（扣除新增推流器的電耗仍可節(jié)約235萬元）改造后MZQ315L

31、-4A380287.8£200左右穩(wěn)定117/131.6748指標(biāo)項目CODcr(mg/l)BOD5(mg/l)氧化溝溶解氧(mg/l)充氧量(kgO2/h)提升能力混合能力流態(tài)流場處理前進水處理后出水處理前進水處理后出水表層中層底層改造前600150160200³30420£230不佳脈沖式大片狀改造后600100110200£15444³340很好沒有脈沖現(xiàn)象，霧狀噴射5.2 山東省平陰縣污水處理廠山東省平陰縣污水處理廠是一座新建的污水處理廠，應(yīng)用4臺由該發(fā)明專利技術(shù)生產(chǎn)的3750的倒傘型曝氣機，由于水量不足，運行兩臺機，日處理2萬m3污水。自2005年4月全天候運行至今，未發(fā)生任何機械故障，兩臺機每月電耗11.6萬度，兩臺機電耗僅160度左右電融，雙機每小時充氧是480kg。經(jīng)濟指標(biāo)每度電充3.5kg氧氣，圖8 山東省平陰縣污水處理廠利用專利技術(shù)生產(chǎn)的曝氣