污水處理工藝離心風(fēng)機(jī)調(diào)控方式的分析及選擇

在城市污水處理工藝中，活性污泥法具有投資少、處理效率高、運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)成熟等特點(diǎn)而被廣泛使用。其曝氣系統(tǒng)通常采用鼓風(fēng)曝氣。實(shí)際運(yùn)行中，污水的水質(zhì)、水量及環(huán)境等因素總處在變化之中，曝氣系統(tǒng)應(yīng)能根據(jù)曝氣池溶解氧含量的變化及時(shí)調(diào)節(jié)供氣量，以保證處理效果，并不致浪費(fèi)能源。因此，在項(xiàng)目設(shè)計(jì)階段，業(yè)主和設(shè)計(jì)單位均高度重視離心風(fēng)機(jī)的選型及調(diào)控方式的選擇。

離心風(fēng)機(jī)是目前應(yīng)用廣泛的風(fēng)機(jī)，是風(fēng)機(jī)節(jié)能的主要對(duì)象。從調(diào)查中了解到，目前風(fēng)機(jī)運(yùn)行中存在的主要問(wèn)題是能源浪費(fèi)嚴(yán)重。根據(jù)國(guó)家有關(guān)部門統(tǒng)計(jì)，風(fēng)機(jī)與泵的用電量占全國(guó)用電總量的40%左右。造成風(fēng)機(jī)能耗大的主要原因是由于運(yùn)行中的風(fēng)機(jī)大量采用檔板、閥門等調(diào)節(jié)方式。這種方式雖簡(jiǎn)便易行，但在調(diào)節(jié)過(guò)程中將產(chǎn)生大量的能量損耗。因此，在污水處理工程中需經(jīng)常調(diào)節(jié)風(fēng)量的鼓風(fēng)機(jī)，應(yīng)選擇合適的調(diào)節(jié)方式，以降低能耗。

單級(jí)高速離心風(fēng)機(jī)的工作原理是：原動(dòng)機(jī)通過(guò)軸驅(qū)動(dòng)葉輪高速旋轉(zhuǎn)，氣流由進(jìn)口軸向進(jìn)入高速旋轉(zhuǎn)的葉輪后變成徑向流動(dòng)被加速，然后進(jìn)入擴(kuò)壓腔，改變流動(dòng)方向而減速，這種減速作用將高速旋轉(zhuǎn)的氣流中具有的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為壓能(勢(shì)能)，使風(fēng)機(jī)出口保持穩(wěn)定壓力。

從理論上講，離心風(fēng)機(jī)的壓力-流量特性曲線是一條直線，但由于風(fēng)機(jī)內(nèi)部存在摩擦阻力等損失，實(shí)際的壓力與流量特性曲線隨流量的增大而平緩下降，對(duì)應(yīng)的離心風(fēng)機(jī)的功率-流量曲線隨流量的增大而上升。當(dāng)風(fēng)機(jī)以恒速運(yùn)行時(shí)，風(fēng)機(jī)的工況點(diǎn)將沿壓力-流量特性曲線移動(dòng)。風(fēng)機(jī)運(yùn)行時(shí)的工況點(diǎn)，不僅取決于本身的性能，而且取決于系統(tǒng)的特性，當(dāng)管網(wǎng)阻力增大時(shí)，管路性能曲線將變陡。

風(fēng)機(jī)調(diào)節(jié)的基本原理就是通過(guò)改變風(fēng)機(jī)本身的性能曲線或外部管性曲線，以得到所需工況。

隨著科技的不斷發(fā)展，交流電機(jī)調(diào)速技術(shù)被廣泛采用。通過(guò)用變頻器改變交流電機(jī)的轉(zhuǎn)速方式來(lái)進(jìn)行風(fēng)機(jī)流量的控制，可以大幅度減少以往機(jī)械方式調(diào)控流量造成的能量損耗。

進(jìn)口導(dǎo)葉調(diào)節(jié)裝置即在離心風(fēng)機(jī)吸風(fēng)入口附近裝設(shè)一組可調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)角的導(dǎo)葉-進(jìn)口導(dǎo)葉，其作用是使氣流在進(jìn)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(dòng)，葉片每轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)角度就意味著變換一個(gè)導(dǎo)葉安裝角，使進(jìn)入風(fēng)機(jī)葉輪的氣流方向相應(yīng)改變。

進(jìn)口導(dǎo)葉調(diào)節(jié)風(fēng)量原理是：當(dāng)導(dǎo)葉安裝角θ=0°時(shí)，導(dǎo)葉對(duì)進(jìn)口氣流基本上無(wú)作用，氣流將以徑向流入葉輪葉片。當(dāng)θ>0°時(shí)，進(jìn)口導(dǎo)葉將使氣流進(jìn)口的速度沿圓周速度方向偏轉(zhuǎn)θ角，同時(shí)對(duì)氣流進(jìn)口的速度有一定的節(jié)流作用，這種預(yù)旋和節(jié)流作用將導(dǎo)致風(fēng)機(jī)性能曲線下降，從而使運(yùn)行工況點(diǎn)變化，實(shí)現(xiàn)風(fēng)機(jī)流量調(diào)節(jié)。

離心風(fēng)機(jī)采用進(jìn)口導(dǎo)葉調(diào)節(jié)方式，在部分負(fù)荷運(yùn)行時(shí)可獲得率和較寬的性能范圍，在保持出口壓力恒定條件下，工作流量可在50%～100%額定流量范圍內(nèi)變化。調(diào)節(jié)深度愈大、省功愈多。如流量減少到額定流量的60%時(shí)，進(jìn)口導(dǎo)葉方式比進(jìn)口節(jié)流方式節(jié)省功率達(dá)17%之多。此外，其結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單，運(yùn)行可靠，維護(hù)管理方便，初期投資低。因此，此工程中離心風(fēng)機(jī)采用進(jìn)口導(dǎo)葉調(diào)節(jié)流量，顯然是較好調(diào)節(jié)方式。

通過(guò)對(duì)變頻與導(dǎo)葉調(diào)節(jié)方式的原理與特點(diǎn)的分析，明確了在采用離心風(fēng)機(jī)的污水處理工藝中，離心風(fēng)機(jī)調(diào)控方式的選擇，不能只考慮節(jié)能，而必須在滿足曝氣工藝對(duì)風(fēng)量、風(fēng)壓要求前提下，從流量變化范圍、風(fēng)機(jī)功率大小、調(diào)節(jié)裝置的技術(shù)復(fù)雜程度、可靠性及投資等方面綜合考慮，進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析，作出合理的選擇。