污水处理工艺中鼓风机调控方式的选择

污水处理过程中鼓风机控制方法的选择活性污泥工艺在城市污水处理工艺中投资少、处理效率高、操作经验成熟等得到广泛应用。曝气系统通常使用爆炸曝气。实际运行中污水的水质、水、环境等总是发生变化，因此曝气系统要根据曝气池溶解氧含量的变化及时调节煤气供应，保证处理效果，不浪费能源。因此，在项目设计阶段，业主和设计单位都非常重视风机的选择和调节方式的选择。太原市江西北中央污水处理厂项目的初步设计，爆炸设备采用了单级高速离心风机、变频控制风量调节方案。为了满足污水处理工艺的要求，多次组织专家进行节能最大化、降低建设投资、研究、技术经济分析和演示，对该项目的污水处理鼓风曝气工艺特性，认为使用进口导叶是鼓风机的合理调节方法。1项目概述和鼓风机控制方案1.1项目概述位于太原市河西岸的太原市河西北污水处理厂，由9家医院河合进入汾河南岸，是国家投资的“双千亿”项目之一。设计规模处理污水量m3/d，采用A-B生物处理工艺。工程分两个阶段进行，第一阶段工程以80000 m3/d进行，第二阶段达到设计处理能力，目前正在实施。1.2鼓风机控制程序在早期设计中，爆破装置设计为使用单级高速离心鼓风机。考虑到污水吞吐量的不平衡，为了节约能源，设计了风扇出口压力恒定，确保每个工艺结构所需风量的要求，并利用变频调节方式控制风机风量的变化。主要设计参数包括：出口相对风压：49 kPa风量：150 m3/min vs(1机4台)进气温度：25c进气压力：98 kPa排气压力：147 kPa变频器接受4-20 madc的调节信号爆炸曝气显示意见也为1。2离心风机控制方法的分析与选择离心风机是目前使用最广泛的风扇，是风扇节能的主要对象。调查结果表明，目前风扇运行的主要问题是能源浪费严重。据国家有关部门的统计，风扇和泵的电力约占全国总电力的40%1。风扇能耗高的主要原因是运转中的风扇使用了很多挡板、阀门等。这种方式简单易行，但在调整过程中会发生很多能源损失。因此在污水处理项目中，需要经常调节风量的鼓风机，要选择适当的调节方法，减少能耗。2.1离心风机的工作原理和特性单级高速离心风机，原动机通过轴高速驱动叶轮，气流从进口轴进入高速旋转叶轮，加速径向流动，然后扩展联合进入，改变流动方向，减速方式工作，这种减速效果将高速旋转气流中的动能转换为压力能量(势能)，在风扇出口保持稳定压力。理论上，离心鼓风机的压力-流量特性曲线是直线，但由于风扇内部有摩擦阻力等损失，实际压力和流量特性曲线随着流量的增加而缓慢减少，相应离心风机的功率-流量曲线随着流量的增加而上升。风扇以恒定速度运转时，风扇的工作点沿压力-流动特性曲线移动。风扇运行的工作条件点不仅取决于自身的性能，还取决于系统的特性，随着管网阻力的增加，管道性能曲线变得陡峭。风扇调节的基本原理是更改风扇本身的性能曲线或外部管网特性曲线，以达到所需的条件。2.2变频控制原理和特性随着科学技术的持续发展，交流电机调速技术被广泛采用。使用新的全控制电子元件、变频器，改变交流电机的速度方式，实现风扇的流量控制，大大减少了传统机械方式造成的能源损失。变频调节的节能原理：在图2中，曲线1和2设定在速度调节时的压力-流量曲线，曲线3和4设定在节流调节时的管道阻力特性曲线，曲线5设定在恒定速度时的功率-流量曲线，点a设定在风扇的最大工作点。如果气流需要从Q1减少到Q2，使用节流调节方法，可以看到工作点从a增加到b，风力增加到H2，图中轮轴功率P2减少了，但减少的不多。使用变频调节方法时，如果风扇工作点在a到c之间，并且满足相同的风量Q2，则可以发现风压H3大大减少，电力P3大大减少。节省的电力损失 p=P=HQ2与图中的BH2H3C面积成正比。通过以上分析，表明变频调节是一种高效的调节方法。鼓风机采用变频调节，不会造成额外的压力损失，节能效果好，风量范围可调节到0% 100%，适用于范围大、负荷低的情况下经常运行的情况。但是，如果风扇速度下降，风量减少，则风压会根据风扇比例的规律发生很大变化。Q1/Q2=(n1/N2)，h1/H2=(n1/N2) 2，P1/p2=(n1/N2) 3速度下降到原始额定速度的一半时，该工作点的流量、压力、轴功率分别降低到原来的1/2、1/4、1/8，因此变频调节方式可能会大幅降低。变频调节根据此特性，曝气池在污水处理工艺中始终保持5米正常水平(见图1)，风机在一定出口压力下必须进行大范围的流量调节，调整深度大，风压太低，不能满足工艺要求。调整深度低不是节能的优点，而是使装置复杂化，增加一次投资(在本项目中，风机通过变频调整，一次投资比导叶调整增加20万韩元)。因此，在本项目曝气池必须保持5米水平的条件下，采用变频调节方式显然不合适。2.3进口导叶调节原理和特性：入口导叶调节装置在鼓风机进气口附近安装了一套可调节转角的导叶，即入口导叶，其作用是在进叶轮前旋转气流，从而产生扭转速度。导叶可以围绕其自身的轴旋转，而叶片旋转到每个角度意味着更改导叶安装角度，从而相应地更改进入风扇叶轮的气流方向。入口导叶在安装导叶角度=0的情况下，导叶基本上不会影响入口气流，而是径向流入叶轮叶片。在theta 0的情况下，入口叶将沿圆周速度方向引入气流的绝对速度降低到角度(角度)，同时对引入气流的速度起到一定的节流作用，由于这种预旋转和节流作用，风扇性能曲线减少，从而改变了工作条件点，并允许调节风扇流量。进口导叶调节的节能原理通过图31说明。图3中的曲线1是节流调节时的功率-流量曲线，曲线2是调节入口导叶时的功率-流量曲线。进口导叶安装角度从 1=0增加到2或3时，操作条件点从M1移动到M2或m3。流量从Q1减少到Q2或Q3。轴向功率从P1减少到P2或P3。图中剖面线表示的面积是进口导叶比节流调节节省的电力。在该项目中，曝气池深度是固定的，风机保持恒定的出口压力条件(h=常量，q=变量)，管网的特性曲线与水平近似，风机使用入口导叶调整，可以通过更改导叶的开闭角度来更改风机的压力流性能曲线，而无需更改管网特性曲线，流变化是通过将工作条件点移动到新更改的风机特性曲线来实现的(请参见图4)离心力风扇采用入口导叶调节方式，在部分负载运行时提供高效、大的性能范围，在保持出口压力不变的情况下，工作流可能在50%到100%额定流量范围内发生变化2。调整深度越大，节省的工作就越多。如果流量减少到额定流量的60%，则进口导叶比进口节流方式节省17%以上的电力3。此外，结构比较简单，运行稳定，维护方便，初期投资低。因此，在这个项目中，鼓风机显然是用入口导杆控制流量的最佳调节方法。2.4其他监管方法的比较图5说明了在其他控制方法中，风量与轴功率的关系。变频调节具有广泛的离心风机调节范围，对节能效果显著，但本项目使用的工艺系统仅限于根据工艺条件进行80%到100%范围的调节，通过图53可以看出，在相对流量变化不大的情况下，变频和导叶两种调节方式不消耗太多功率差异，因此采用变频调节方式，没有显示节能特长，没有选择这种方式的意义。选择导向叶片调节方式的风机，可以在出口压力保持不变的情况下调节风量(50% 100%)，污水中的溶解氧含量稳定，相对节能。因此，要选择导向叶片调节方式的高速离心风机作为本项目的设备。与此同时，为了更好地反映节能效果，对高功率离心风机而言，采用10 kV高压电动机等部队电动机的选择也有助于降低能耗。3结束语分析了变频和导叶调节方法的原理和特点，在利用爆炸曝气的污水处理工艺中，风机调节方法的选择不能只考虑节能，在满足空气体积、风压要求的曝气工艺的前提下，应综合考虑流量变化范围、风机功率大小、调节装置的技术复杂性、可靠性和投资等，进行技术经济分析，做出合理的选择。污水处理和强排项目的设计实例安徽前柴电源有限公司是以柴油机生产为主导的多元化发展的大企业集团。每年超过50万台柴油机的型号。生产过程中产生的废水的主要污染物是石油类，如果直接排放，对环境有一定的危害，公司相对较低的地势，容易在雨季发生涝害。公司2000年对废水及汛期雨水处理等环境保护进行了进一步投资，处理后水达到污水综合排放标准 (GB8978-96)的一级标准，系统调试满足了设计要求，12月10日，联合接受安徽省环境监测中心站和滁州市环境监测站，开始正常运行。1废水源和设计水质和水质的确定公司排出的废水主要是包括柴油、油、汽油、润滑油等石油和皂化溶液、油漆残渣等在内的工业废水及工厂内的雨水和少量国内污水，从工厂内的各个车间排出。对当地环境监测站进行采样测量后，流入设计水质指标见表1。据公司统计，平均每月用水量约为5万m3，以平均每月15%的损失排放的废水约为4万2500 m3，每天平均排放废水约为1420 m3，时间平均排水量约为62.5 m3，最大每小时排放量约为100 m3，考虑到以后的发展和一般雨天排放的废水，也可以进行有效的处理，最终确定的处理物设计为150 m3。据数年汛期暴雨统计，正常情况下以2000 m3/h，最高3000 m3/h为基准设计。表1设计流入水质项目PH大邱(mg/L)配销清单(mg/L)石油类(mg/L)SS(mg/L)NH3-N(mg/L)数值7.04001802501508.362处理流程2.1选择进程根据表1的水质指标，要处理的工业废水的主要污染物是石油类，不超过公厕、餐厅、酒店、科技夏天等家庭污水中的悬浮物和有机污染物pH和NH3-N。油用油池分离油，回收废油，将乳化油等分离成乳化液，同时去除废水中不可溶有机物和少量可溶有机物，剩余油和可溶有机物通过生化处理去除。经过处理的标准水的一小部分排入附近的河流，70%在用于生产和厕所清洗等的深度处理后泵入重复使用网络。2.2流程概述工厂的生产废水及国内污水通过排水管网流入废水站，通过格栅分离大型颗粒悬浮固体杂质，然后重新进入油池，分离回收浮子油，沉淀物沉到游泳池底部，用砂泵定期将泥浆排出污泥浓缩器，将水放入控制台，通过污水泵将凝固剂放入反应器内乳化，完全凝固。通过核反应堆的污水会自行流入气浮装置。油渣通过气浮装置的刮刀在特殊渣罐中烘烤保存。气浮后出水进入生物接触氧化池进行生化处理。使用鼓风机氧气曝气的曝气、斜线沉淀池进行出水固液分离、上等液流入中间池。此时水质达到了排放标准，排放物可以直接从这里排出。部分回收的水用压力过滤器过滤泵，然后返回到水池。斜线沉淀池底部的剩余污泥由重力流入污泥密度计。浓缩后，送到污泥泵，运出污泥干燥池干燥，干泥。浓缩池上清液及干池排水回淤池。为了消除汛期的工厂浸水，此时污水通过沙滩和控制区去除油液，然后通过3个潜水泵强行进入附近的河流(工序见图1)。图1污水处理工艺3主要处理结构、设备和技术参数(1)沙坑。对于地下钢筋混凝土结构，水压停留时间为3 h，大小为16000 mm7500 mm4700 mm。(2)调节池。整个地下钢筋混凝土结构的水压停留时间为2 h，大小为16000mm 5500m 4700mm。(3)生物接触氧化池。对于半楼板式钢筋混凝土结构，水力停留时间为4h，基数比为(8 10)。1、曝气设备采用微孔曝气软管，内装扇形填料。单个池大小为10000 mm7000 mm5000 mm，共2个。(4)倾斜沉淀池。1.6 m3/(m2h)、20000 mm5500 mm池大小的半楼板钢筋混凝土结构使用相同的边池墙设计。水池中放置了DN 50 FRP蜂窝斜管。(5)清洁池。大小为8000 mm8000 mm4000 mm的半楼板钢筋混凝土结构。(6)污泥浓缩池。大小为8000 mm4000 mm2700 mm的半楼板钢筋混凝土结构。(7)污泥干池。使用12000 mm4000 mm1200 mm的楼板砖结构。(8)污水泵。150WQ-160-15-15潜水泵，共2台，1比1。技术参数为Q=160 m3/h、H=15 m、N=15 kW。(9)非泵。300WQ950-20-90潜水泵为汛期用降水准备3台，一般为2，1台。技术参数为Q=950 m3/h、H=20 m、N=90 kW。自动变压器降压启动。(10)药物添加装置。3套AHJ-I型涂复装置、1000mm 1600mm汽缸、1台内置0.55 kW搅拌机和1台药物计量泵。(11)核反应堆。大小为2800mm、3600mm的钢结构，一台内置1.1 kW搅拌机32 r/min。(1