污水處理用表面曝氣機的節(jié)能效果與應用分析

1、污水處理用表面曝氣機的污水處理用表面曝氣機的節(jié)能效果與應用分析節(jié)能效果與應用分析張鑫珩張鑫珩 王穎王穎 吳天福吳天福e-maile-mail： 電話：電話：0523-821057860523-82105786江蘇新天地環(huán)保工程裝備技術江蘇新天地環(huán)保工程裝備技術有限公司有限公司 2提提 綱綱一一引言引言二二我國曝氣裝備的發(fā)展過程及發(fā)展現(xiàn)狀我國曝氣裝備的發(fā)展過程及發(fā)展現(xiàn)狀三三表面曝氣設備的性能比較與問題分析表面曝氣設備的性能比較與問題分析四四新一代倒傘曝氣機產品性能分析新一代倒傘曝氣機產品性能分析五五工程案例與應用分析工程案例與應用分析3污水處理工程技術污水處理工程技術化學化學 生物生物 物理物理

2、 一一.引言引言4化學化學 生物生物 物理物理 無機化學無機化學 有機化學有機化學金金屬屬通用機械通用機械 微生物微生物材料材料 機械機械 電力學電力學 非金屬非金屬流體結構流體結構 化工化工 起重起重 輸送輸送 建筑建筑 船舶船舶 運輸運輸 5 環(huán)境污染治理行業(yè)是一個多學科、環(huán)境污染治理行業(yè)是一個多學科、交叉學科高新技術行業(yè)。交叉學科高新技術行業(yè)。 6 “十一五十一五”期間單位國內生產總值期間單位國內生產總值能耗降低能耗降低20%左右，主要污染物排放總量減少左右，主要污染物排放總量減少10%的約的約束性指標。束性指標。 提出了提出了提高節(jié)能環(huán)保市場準入門檻提高節(jié)能環(huán)保市場準入門檻，控制高，控

3、制高耗能行業(yè)的過快增長，以及耗能行業(yè)的過快增長，以及提高高耗能產品差提高高耗能產品差別電價標準別電價標準的工作方案。的工作方案。 中華人民共和國國民經濟和社會發(fā)展中華人民共和國國民經濟和社會發(fā)展第十一個五年規(guī)劃綱要第十一個五年規(guī)劃綱要7 用于水污染處理等環(huán)保設備的節(jié)能用于水污染處理等環(huán)保設備的節(jié)能降耗工作更應率先通過技術創(chuàng)新、應用降耗工作更應率先通過技術創(chuàng)新、應用推廣來達到節(jié)能降耗的目的與效果推廣來達到節(jié)能降耗的目的與效果 。8 曝氣管曝氣管 微孔曝氣裝置微孔曝氣裝置二二.我國曝氣裝備的發(fā)展過程及發(fā)展現(xiàn)狀我國曝氣裝備的發(fā)展過程及發(fā)展現(xiàn)狀9釋放器、傘型曝氣微孔釋放器、傘型曝氣微孔螺旋曝氣機螺旋曝

4、氣機10剛玉微孔曝氣器剛玉微孔曝氣器鈦板微孔曝氣器鈦板微孔曝氣器11膜片式微孔曝氣器膜片式微孔曝氣器鐘罩式曝氣器鐘罩式曝氣器12 射流曝氣機射流曝氣機 13轉刷曝氣機轉刷曝氣機轉碟曝氣機轉碟曝氣機旋轉型曝氣機旋轉型曝氣機臥軸式臥軸式14旋轉型曝氣機旋轉型曝氣機立軸式立軸式潛水型立軸曝氣機潛水型立軸曝氣機 立軸曝氣機立軸曝氣機15 倒傘型葉輪圖倒傘型葉輪圖 平板型葉輪圖平板型葉輪圖 泵（泵（e e）型葉輪）型葉輪 k k型葉輪圖型葉輪圖 立軸式曝氣機可配葉輪立軸式曝氣機可配葉輪16三三.常用表面曝氣設備的性能比較與問題分析常用表面曝氣設備的性能比較與問題分析表表3-1 曝氣設備充氧性能比較曝氣設

5、備充氧性能比較項項 目目理論動力效率理論動力效率（kgo2/kw h）充氧傳充氧傳質形式質形式優(yōu)缺點優(yōu)缺點浮動式泵型葉輪浮動式泵型葉輪表面曝氣機表面曝氣機2.62.8提升混合提升混合型型動力效率較高，但動力效率較高，但負壓區(qū)難以控制，負壓區(qū)難以控制，易堵塞。易堵塞。豎軸式倒傘型表面曝氣機豎軸式倒傘型表面曝氣機1.82.4完全混合完全混合型型溶解氧表層高、中溶解氧表層高、中層低，底層無溶解層低，底層無溶解氧。氧。橫軸式轉碟型表面曝氣機橫軸式轉碟型表面曝氣機2.02.6平流平流擴散混合擴散混合型型水體上、中、下溶水體上、中、下溶解氧混合不均勻。解氧混合不均勻。橫軸式轉刷型表面曝氣機橫軸式轉刷型表面

6、曝氣機1.62.117常用表面曝氣設備主要存在問題常用表面曝氣設備主要存在問題 泵型表面曝氣機泵型表面曝氣機 動力效率較普通倒傘曝氣動力效率較普通倒傘曝氣機略高，但葉輪制造工藝復雜。機略高，但葉輪制造工藝復雜。 如果負壓區(qū)控制或處理不如果負壓區(qū)控制或處理不好，會明顯導致充氧量急劇下好，會明顯導致充氧量急劇下降，動力消耗陡增。降，動力消耗陡增。 泵型表面曝氣機泵型表面曝氣機18轉刷曝氣機轉刷曝氣機l轉刷、轉碟曝氣機轉刷、轉碟曝氣機 因浸沒深度很淺，中、下因浸沒深度很淺，中、下層面的水難被不具備吸汲功層面的水難被不具備吸汲功能的葉片揚起，故而水深一能的葉片揚起，故而水深一般都得控制在般都得控制在3

7、.5m以內。否以內。否則，極易造成污泥沉積。則，極易造成污泥沉積。轉碟曝氣機轉碟曝氣機19微孔曝氣機微孔曝氣機l微孔曝氣機微孔曝氣機 屬于靜態(tài)擴散型充氧傳質形屬于靜態(tài)擴散型充氧傳質形式，完全不具備機械攪拌混合的式，完全不具備機械攪拌混合的功能與能力，功能與能力，充氧傳質存在盲區(qū)充氧傳質存在盲區(qū)和死角和死角，縱然使用攪拌機攪拌推，縱然使用攪拌機攪拌推流，亦難使溶解氧均勻。流，亦難使溶解氧均勻。 需要配備大型的鼓風機，次需要配備大型的鼓風機，次生生噪聲污染噪聲污染大，大，管線長、阻力大管線長、阻力大，功率大、耗電高功率大、耗電高，易破損、壽命易破損、壽命短短，維修保養(yǎng)非常困難。，維修保養(yǎng)非常困難。

8、 20四四.新一代復合葉輪倒傘曝氣機產品性能分析新一代復合葉輪倒傘曝氣機產品性能分析 qyb系列復合葉輪倒傘曝系列復合葉輪倒傘曝氣機產品發(fā)明專利授權（發(fā)氣機產品發(fā)明專利授權（發(fā)明專利號：明專利號：zl200410103093.7）和曝）和曝氣機葉輪（發(fā)明專利號：氣機葉輪（發(fā)明專利號：zl200610097979.4）。）。 最近又推出了新一代的曝最近又推出了新一代的曝氣機，發(fā)明專利申請?zhí)枺簹鈾C，發(fā)明專利申請?zhí)枺?00820165.4。 qybqyb系列復合葉輪倒傘曝氣機系列復合葉輪倒傘曝氣機2122 qyb系列立軸式葉輪曝氣機適用于：系列立軸式葉輪曝氣機適用于： 卡魯塞爾氧化溝的曝氣充氧；卡魯

9、塞爾氧化溝的曝氣充氧； 原則上也適用于其他形式的氧化溝工原則上也適用于其他形式的氧化溝工藝、藝、sbr工藝、工藝、a/o和和a2/o工藝等各種好工藝等各種好氧反應池的曝氣充氧。氧反應池的曝氣充氧。 與臥軸曝氣機相比，能使氧化溝的與臥軸曝氣機相比，能使氧化溝的 占地面積減少占地面積減少30%左右，充氧能力左右，充氧能力 提高提高100%以上。以上。 23同濟大學環(huán)境保護產品檢測中心檢測同濟大學環(huán)境保護產品檢測中心檢測 該專利產品葉輪直徑為該專利產品葉輪直徑為 4000的復合葉輪的復合葉輪倒傘曝氣機。倒傘曝氣機。 性能檢測性能檢測 充氧能力充氧能力經濟指標經濟指標技術指標技術指標 國家標準規(guī)定，清

10、、污水中的國家標準規(guī)定，清、污水中的換算值為換算值為0.80.85，取中值，取中值0.825計算，該曝氣機在清計算，該曝氣機在清水中的理論動力效率高達水中的理論動力效率高達4.4 kgo2/kwh。 理論動力效率為理論動力效率為3.74kgo2/kwh340 kgo2/ h總動力效率為總動力效率為3.27kgo2/kwh24252627經有關污水廠應用證明：經有關污水廠應用證明： 同等能耗，同等能耗，充氧量充氧量高出高出80%以上。以上。 同等充氧量，同等充氧量，能耗能耗下降下降30%左右。左右。 若電費若電費0.75元元/度，每處理度，每處理1m3污水，可節(jié)省污水，可節(jié)省電費電費0.1元左右

11、。如果是日處理規(guī)模為元左右。如果是日處理規(guī)模為10萬噸萬噸污水處理廠，則污水處理廠，則1年可以節(jié)約電費年可以節(jié)約電費365萬元左萬元左右。右。 28葉片背面壓強分布圖葉片背面壓強分布圖29曝氣機旋向流態(tài)、流場圖曝氣機旋向流態(tài)、流場圖曝氣機上下循環(huán)流態(tài)、流場圖曝氣機上下循環(huán)流態(tài)、流場圖30山東壽光中冶華天山東壽光中冶華天（原冶金部馬鞍山鋼鐵設計研（原冶金部馬鞍山鋼鐵設計研究院）究院）水務有限公司污水處理廠水務有限公司污水處理廠 處理能力處理能力12104m3/d，處理工藝為連體三，處理工藝為連體三溝式卡魯塞爾氧化溝工藝；溝式卡魯塞爾氧化溝工藝； 單溝配備了單溝配備了3臺葉輪臺葉輪4000倒傘曝氣

12、機，單倒傘曝氣機，單溝處理能力溝處理能力4104m3/d； 全廠共用全廠共用9臺臺4000葉輪的倒傘曝氣機，日葉輪的倒傘曝氣機，日處理水量處理水量12萬萬14萬萬m3/d，單機處理負荷：，單機處理負荷：40000/313333 m3/d。 五五.工程案例與應用分析工程案例與應用分析 31 該廠處理的污水是城市生活污水和工業(yè)廢該廠處理的污水是城市生活污水和工業(yè)廢水的混合水，水質為：水的混合水，水質為： codcr ：600mg/l bod5：200220 mg/l32原先使用曝氣設備原先使用曝氣設備 選用的選用的9臺倒傘曝氣機系國內某企業(yè)仿制休伯臺倒傘曝氣機系國內某企業(yè)仿制休伯特型倒傘曝氣機。特

13、型倒傘曝氣機。配套電機：abb（江蘇大中電機公司產品）型號規(guī)格：m2qa315l 4a功 率：160kw輸入電壓：un=380v額定電流：in=287.8288a轉 速：n1=1480r/min減速機：sew天津公司出產型號規(guī)格：m3pvsf80速 比：i=44.876輸出扭矩：tn2=117knm傳動效率: =95.5%(經校核計算實為94.9%)被自主知識產權曝氣機取代被自主知識產權曝氣機取代更換下來的休柏特型倒傘曝氣機葉輪更換下來的休柏特型倒傘曝氣機葉輪33存在問題存在問題 1.充氧量不足充氧量不足 設計充氧量為設計充氧量為340kgo2/單機單機 h，實際充，實際充氧量為氧量為240k

14、go2/單機單機 h，缺失，缺失1/3的氧量，不的氧量，不能滿足設計充氧量的需要，處理的污水不能能滿足設計充氧量的需要，處理的污水不能達標。達標。 2.運行電能消耗大，污水處理電費虛高運行電能消耗大，污水處理電費虛高 9臺倒傘曝氣機全部滿負荷運行，月電費臺倒傘曝氣機全部滿負荷運行，月電費為為82.4577萬元，年電費為萬元，年電費為989.4929萬元。萬元。 34（根據（根據sew提供樣本計算，減速機應配電機功率為提供樣本計算，減速機應配電機功率為423.08450kw，實配電機功率，實配電機功率160kw） 實際配套電機功率與減速機應配電機功率比：實際配套電機功率與減速機應配電機功率比：

15、160/423.08 37.8 %，實系小馬拉大車。，實系小馬拉大車。 曝氣機運行時線電流為曝氣機運行時線電流為265a，運行功率為，運行功率為155.226kw。如選用與電機相匹配的減速機，可以。如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，則用減少曝氣機運行時的功率消耗，則用132kw的電機的電機足矣。足矣。 而用而用160kw的電機驅動葉輪的電機驅動葉輪4000的曝氣機，又委的曝氣機，又委實系大馬拉小車。實系大馬拉小車。35設備整改方案設備整改方案 1. 根據現(xiàn)狀，建議采用發(fā)明專利（專利號：根據現(xiàn)狀，建議采用發(fā)明專利（專利號：zl200410103093.7）復合葉輪倒傘表

16、面曝）復合葉輪倒傘表面曝氣機，取代現(xiàn)休伯特型倒傘曝氣機。氣機，取代現(xiàn)休伯特型倒傘曝氣機。 復合葉輪倒傘曝氣機專利技術生產的產復合葉輪倒傘曝氣機專利技術生產的產品經過國家權威檢測機構實地檢測，污水品經過國家權威檢測機構實地檢測，污水中的中的理論動力效率高達理論動力效率高達 3.50 kgo2/kw h，完全能滿足工程設計需氧量完全能滿足工程設計需氧量340kgo2/ h（單機）的需要。（單機）的需要。 被自主知識產權曝氣機取代被自主知識產權曝氣機取代更換下來的休柏特曝氣機倒傘型葉輪更換下來的休柏特曝氣機倒傘型葉輪362. 增加推流器，將曝氣、混合與推流功能分增加推流器，將曝氣、混合與推流功能分開

17、，使設備各自發(fā)揮最佳效果，同時節(jié)約開，使設備各自發(fā)揮最佳效果，同時節(jié)約能耗，使氧的傳質利用率得以提高，降低能耗，使氧的傳質利用率得以提高，降低運行費用。運行費用。37改造前后的能效分析比較改造前后的能效分析比較 表表5-1 倒傘表面曝氣機改造前后運行時耗電情況對比表倒傘表面曝氣機改造前后運行時耗電情況對比表指標項目指標項目配套電機型號配套電機型號工作電壓工作電壓（v)額定電額定電流（流（a)運行電運行電流（流（a)電流表電流表指示情指示情況況單機輸入單機輸入/實實耗功率（耗功率（kw)全年累計電全年累計電費（萬元）費（萬元）節(jié)約電費節(jié)約電費（萬元（萬元/年年）改造前改造前mzq315l-4a3

18、80287.8265指針跳指針跳動幅度動幅度大、不大、不穩(wěn)定穩(wěn)定155.2/174.4990242（扣除（扣除新增推流新增推流器的電耗器的電耗仍可節(jié)約仍可節(jié)約235萬元）萬元）改造后改造后mzq315l-4a380287.8 200左左右右穩(wěn)定穩(wěn)定117/131.6748 指標項目指標項目codcr(mg/l)bod5(mg/l)氧化溝溶解氧化溝溶解氧氧(mg/l)充氧量充氧量(kgo2/h)提升能力提升能力混合能力混合能力流態(tài)流場流態(tài)流場處理前處理前進水進水處理后出處理后出水水處理前進水處理前進水處理處理后出后出水水表表層層中中層層底底層層改造前改造前60015016020030420 230不佳不佳脈沖式大片狀脈沖式大片狀改造后改造后60010011020015444 340很好很好沒有脈沖現(xiàn)象，沒有脈沖現(xiàn)象，霧狀噴射霧狀噴射383940山東省平陰縣污水處理廠山東省平陰縣污水處理廠 4臺由該發(fā)明專利技術生產的臺由該發(fā)明專利技術生產的3750的倒傘型曝氣機，由于水量的倒傘型曝氣機，由于水量不足，運行兩臺機，日處理不足，運行兩臺機，日處理2萬萬m3污水。自污水。自200