浅析污水处理中几种风机的工作原理及特点

　　摘要：风机在污水处理中有着非常重要的作用，本文通过详细描述水环式、回旋式、多级离心风机、单级离心风机、罗茨式，几种风机的工作原理及其特点，使人们认识到几种风机的优劣，在建厂时能够选择最合适的风机。
　　关键字：风机；水环；回旋；离心；罗茨
　　污水处理风机也称污水处理鼓风机，是指环保水处理生物接触氧化法工艺中微生物所需的氧气通过污水处理风机曝气供给，其特点是在池内设置填料，池底曝气对污水进行充氧，并使池体内污水处于流动状态，以保证污水同浸没在污水中的填料充分接触，避免生物接触氧化池中存在污水与填料接触不均的缺陷，我们称具有这种作用的鼓风机为污水处理风机。鼓风机的能耗有时占污水厂的总能耗的60%左右，因此污水处理厂选用何种形式的风机是一个非常重要的问题，涉及到投资是否合理、长期效益高低问题。
　　鼓风机曝气的主要设备有水环式、回旋式、多级离心风机、单级离心风机、罗茨式等。
　　一、水环式风机
　　水环式鼓风机由于无油、噪音低，常应用于水处理曝气，所以又称为环保风机、曝气风机。它的原理是鼓风机风叶偏心地安装在机体内，起动时向风机内注入≥0.1Mpa压力的水，当鼓风机风叶旋转时，水由于受离心力的作用，在风机机体内壁就会形成一旋转水环，水环上部表面与轮毂相切沿箭头方向旋转，若把风叶旋转一周看成一转的话，则在前半转过程中，旋转的水环内表面逐渐与轮毂脱离，水环鼓风机风叶叶片间与水形成封闭空间。随着风叶旋转逐渐扩大，空间气体压力降低，此时气体被吸入到空间。
　　水环式风机内部无任何机械磨损及机械噪音，无油污染，水为工作液、密封液、冷却液，能够提供洁净气源，缺水无风，不会损坏鼓风机，长期使用，噪音无明显变化。是目前水处理曝气风机中噪音最低，使用寿命最长的风机。
　　二、回转式鼓风机
　　设计转子在缸体内偏心旋转，油润滑，低转速，量范围:每分钟0.31立方米至每分钟5.41立方米，压力范围:9.8千帕至49千帕的变容压缩的低噪音鼓风机称之为回转式风机。
　　回转式风机4只滑片嵌入在等分的转子内，回转式风机轴紧固在转子中心，轴的两端装有轴承与前后泵盖连接安装在偏心的缸体上，此时转子与4根嵌入在转子内的滑片与缸体内壁形成4个容积不等的空间，在回转式风机运行过程中，金属环或弹簧推动滑片沿缸体内壁匀速运动，使转子槽内的4根滑片产生往复运动，将空气吸进、压缩、排出，完成曝气.
　　回转式风机，油耗量较大，排气口有油雾产生，产生二次污染，如果风机风机维护不当，风机将会缺油增大风机的磨损，损坏风机。长期使用随着风机叶片磨损的增加，风机噪音会增大。
　　三、单级高速离心风机
　　单级离心风机的工作原理
　　基本原理与多级离心风机一样。空气从鼓风机吸入管进入进口导叶调节器。主驱动电机借助联轴器与增速齿轮联接，增速齿轮驱动高速转动的三元半开式叶轮对气体进行作功，气体再经扩压器、蜗室、排气消声器、扩压管排出。它的控制系统、润滑系统非常复杂，维护保养也较复杂，大修必须请制造原厂支援，需要特别训练的操作人员。另外单级离心风机投资大，单机流量大于300m3/min的性能价格比高。
　　四、多级离心风机
　　多级离心鼓风机依靠旋转叶轮对气体的作用把电机的机械能传递给液体。由于离心鼓风机的作用，气体从叶轮进口流向出口的过程中，其速度能(动能)和压力能都得到增加，气体在大气压的作用下被压入叶轮的进口，于是旋转着的叶轮就连续不断地吸入和排出气体。
　　多级离心风机是低转速机械，可靠性高，使用寿命长，更重要的是它的购买成本较低，备件为标准件，费用低，易于采用全风冷式设计，无冷却水相关故障和维保费用，而且操作维护简单，不需要特别训练的操作维修人员（这对于远离大都市的工厂很重要）更不需要复杂的润滑系统。在大部分工况下，变频调速的多级离心机效率会高于单级离心机，由于部分负载是污水处理厂最典型的工况，因此多级离心风机对于中小型污水处理厂来说具有更好的性能价格比和良好的长短期效益。
　　五、罗茨风机
　　罗茨鼓风机系属容积回转鼓风机，利用两个叶形转子在气缸内作相对运动来压缩和输送气体的回转压缩机。这种鼓风机结构简单，制造方便，适用于低压力场合的气体输送和加压，也可用作真空泵。
　　罗茨鼓风机系属容积回转鼓风机，利用两个叶形转子在气缸内作相对运动来压缩和输送气体的回转压缩机。这种压缩机靠转子轴端的同步齿轮使两转子保持啮合。两转子互不接触，它们之间靠严密控制的间隙实现密封，故排出的气体不受润滑油污染。
　　罗茨鼓风机结构简单，制造方便，适用于低压力场合的气体输送和加压，也可用作真空泵。由于周期性的吸、排气和瞬时等容压缩造成气流速度和压力的脉动，因而会产生较大的气体动力噪声。
　　由上面的比较可见，三种风机各有优势（这正是它们同时存在的理由）。风机选型没有最好的，只有最适合的。不同规模的污水处理厂，不同的工艺，不同的投资目的，不同的使用条件得出的最佳选择可能不同。
　　①对于小型污水处理厂，选择简单可靠的罗茨风机是最好的，虽然效率差一些，但因价格低，总体价格经济效益可能是最好的;
　　②对于中型污水处理厂，选择经济实用的多级离心机是最好的，特别是变频调速多级离心机，具有极高的性能价格比，长期综合经济效益佳;
　　③对于大型污水处理厂，单级高速离心风机是最佳选择。
　　参考文献：
　　[1]污水处理设备维修管理探索《宁夏机械》2008年第3期胡清芳第12-13页
　　[2]污水处理厂罗茨风机噪声的综合治理《中国给水排水》2000年11期周兆驹孙良姜向东