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摘 要：近年來，我国对污水的处理越来越重视，各种先进的污水处理技术和处理设备不断得到应用，增加了污水处理的能力，在环境保护和水资源再利用方面发挥了重要作用。曝气鼓风机是现代污水处理中常用的机械设备，广泛应用于污水处理行业。基于此，本文概述了曝气机，阐述了污水处理过程中的鼓风曝气方式及其要求，对污水处理中的曝气鼓风机发展进行了论述分析。
关键词：曝气机；污水处理；鼓风曝气方式；要求；曝气鼓风机；发展
一、曝气机的概述
污水处理机电设备中的曝气机主要由潜水泵、射流器、散流器、软管、吸气管等构成。其是通过潜水泵上的散气叶轮，将空气形成的微气泡直接注入到未经处理的污水中，与污水中在混凝剂和絮凝剂作用下形成的悬浮物絮团相结合，降低其密度，并且形成的气泡群能够对悬浮絮状物团产生一种浮升作用，使悬浮絮状物团浮上液面形成浮渣。利用刮渣机对浮渣进行处理，从而达到使悬浮物絮团从水中分离，净化水体的目的。
二、污水处理过程中的鼓风曝气方式及其要求
1、鼓风曝气方式。其是由鼓风机、曝气器和一系列连通的管线组成。鼓风机供应一定的风量，将空气通过一系列管道輸送到安装在池底部的曝气器，通过曝气器，使空气形成不同尺寸的气泡。气泡在曝气器出口形成，尺寸则取决于空气扩散装置的形式，气泡经过上升和随水循环环流动，最后在液面处破裂，这一过程产生氧向污水中转移的作用。扩散器是整个鼓风曝气系统的关键部件，它的作用是将空气分散成空气泡，增大空气和混合液之间的接触界面，把空气中的氧溶解于水中。鼓风系统的曝气器主要分为微气泡、中气泡、大气泡、水力剪切、水力冲击及空气升液等类型。鼓风曝气一般需要修建鼓风机房及布设大量鼓风管道，曝气头易堵塞，大型氧化池需要运行的功率大，但由于其相对于表面曝气来说能耗小、维修简单等，因而被较大范围使用。
2、污水处理厂对鼓风机的要求。当污水处理工艺采用活性污泥法工艺时，曝气鼓风机是处理工艺的核心设备之一。据相关统计，在城市污水处理中，鼓风机的风量与污水处理量（容积）的气水比一般为3--10，在我国通常为6.7--7。在工业污水处理中，由于废水浓度大，气水比可高达35。在城市污水处理过程中，由于季节的变化，每天的污水处理量（负荷）和溶解氧浓度也变化，因此要求运行中的鼓风机在恒定压力条件下自动调节所需的风量，而且要求流量调节范围广，调节效率高，以保证系统优化运行，达到高效节能目的。相关统计，污水处理厂能耗成本占其运营维护成本的40%--80%，主要集中在污水提升、曝气供氧、污泥输送与处理和混凝沉淀等，其中曝气供氧过程中鼓风机的能耗占总能耗比例较大，整个污水处理厂能耗的50%--60%。因此，城市污水处理厂为降低运营成本，对曝气鼓风机的节能性能提出严格要求。目前，绝大多数污水处理厂使用的曝气鼓风机尺寸及重量较大，增加了地基处理及鼓风机房的土建投资，增加了安装工程费用，且噪声较大，维护成本较高。因此选择低噪声、安装维护方便、且在污水处理厂全生命周期内成本最低的鼓风机是今后污水处理行业曝气鼓风机的发展趋势。
三、污水处理机电设备中曝气鼓风机发展的分析
当前污水处理机电设备曝气鼓风机中的罗茨鼓风机及低速多级离心鼓风机在污水处理厂中已逐步淘汰。齿轮增速单级高速离心鼓风机是国内外污水处理厂的主流产品。磁悬浮单级离心鼓风机及空气悬浮单级离心鼓风机属于最新形式的单级高速离心鼓风机，由于采用先进的变频调速、磁悬浮轴承及空气悬浮轴承等技术，满足污水处理厂对曝气鼓风机节能、环保、风量调节范围广泛、低噪声、低振动及安装维护方便等要求，是未来污水处理厂曝气鼓风机的发展趋势。
1、单级高速离心鼓风机。单级高速离心鼓风机是随着“三元流动理论”在离心式压缩机和鼓风机设计上的应用而发展起来的产品。据相关研究分析，单级高速离心鼓风机在设计上采用了三元流动设计理论，使单级离心式鼓风机效率高达82%以上，远优于多级离心鼓风机，在结构上采用了轴向进气导叶调节装置，在恒定压力下，流量调节为额定流量的65%一105%，使得在低负荷条件下运行也有较高的运行效率，这是低速多级鼓风机和罗茨鼓风机所没有的优点。采用组装式整体结构，电动机和鼓风机安装在共用底座上，润滑油系统紧凑安装在机组底座内，与相同流量和压力的多级离心鼓风机比较，节约消耗，重量大约轻70%，占地面积大约小50%。由于采用三元流动叶轮，比普通的二元流动叶轮直径要小30%--40%，故转子转动惯量小，机组启动和停车时间短，无需高位油箱和蓄能器，鼓风机转速高达30000r/min。 由于单级高速离心鼓风机具有体积小、重量轻、效率高、节约能源、性能调节范围广泛和自动化水平高等特点，国外己取代了多级低速离心鼓风机，并得到广泛应用，是目前污水处理厂中曝气鼓风机的主流产品。
2、磁悬浮单级离心鼓风机。磁悬浮单级离心鼓风机是单级高速离心鼓风机的一种，其核心是磁悬浮轴承和永磁电动机技术。关键部件为磁力轴承，利用常导磁吸原理，通过电磁吸力来实现转轴悬浮高速稳定无摩擦运转。利用位置传感器、功率放大器和PI运算器，实现对电动机转轴实时状态检测、调整和故障诊断，其主动控制能力能够有效抑制转轴的不平衡振动，有完备和严格的断电保护措施。磁悬浮单级离心鼓风机电机与叶轮直联，无齿轮增速装置，无任何机械接触，无需润滑油系统，没有磨损及能量损耗，维护费用较低。采用变频器调速调节风量，比节流阀节能，且风量调节范围广泛，一般为45%一100%。所有部件（高速电动机、变频器、磁悬浮轴承）集成安装在普通底座上，无需特殊固定基础，设备体积小、重量轻、安装操作方便，运行时低噪声和无振动，噪声80dB以下。
3、空气悬浮单级离心鼓风机。空气悬浮单级离心鼓风机也是一种新型的单级高速离心鼓风机，采用高速直联电动机和空气悬浮轴承两大核心技术，具备磁悬浮单级离心鼓风机所具备的无齿轮增速装置、无机械接触、无润滑系统、变频调速调节风量、低噪声、无振动和维护费用低等特点，所不同的是非接触轴承采用空气悬浮轴承。空气悬浮轴承主要包括径向轴承及止推轴承等部件，起动前回转轴承和轴之间有接触，起动时回转轴和轴承相对运动，形成流体动力场，在径向轴承内此液体动力形成浮力，导致轴与轴承不同心。轴回转时在径向轴承里形成流体压力场，使轴承处于悬浮状态，而无接触。空气悬浮单级离心鼓风机叶轮采用三维流动理论设计，采用SVS钦合金材料，抗变形能力强，选择最佳效率角度设计，效率高达88%。采用空气自冷却技术，空气流道设计合理，配有电动机散热翼翅，200马力以上大机型设有冷媒内循环系统，无需另设冷却风扇或补充水，可确保鼓风机在炎热的夏季仍保持可靠的工作性能。由于采用高速直联电机、高效叶轮设计及空气悬浮轴承技术，节能性能较好，据相关研究分析，与罗茨风机相比可节能25%--35%，与传统多级离心鼓风机相比可节能15%一20%，与传统单级高速离心鼓风机相比可节能10%--15%。
结束语
综上所述，磁悬浮单级离心鼓风机与空气悬浮单级离心鼓风机都采用了高速直联电动机、变频调速调节风量及非接触轴承技术，无需润滑系统，不会对环境造成二次污染，具备高效率、低噪声、无振动和风量调节范围广泛等优点，满足污水处理行业对曝气鼓风机节能环保性能的要求。
参考文献：
[1]李维斌等.液下曝气机结构国内外研究概况及发展趋势[J].湖北农业科学，2012（03）
[2]黄天旭.空气悬浮单级高速离心风机节能可行性分析[J].风机技术，2013（1）
[3]吴顺勇等.磁悬浮单级离心鼓风机在污水厂的应用[J].设备管理与维修，2012（6）
关键词：曝气机；污水处理；鼓风曝气方式；要求；曝气鼓风机；发展
一、曝气机的概述
污水处理机电设备中的曝气机主要由潜水泵、射流器、散流器、软管、吸气管等构成。其是通过潜水泵上的散气叶轮，将空气形成的微气泡直接注入到未经处理的污水中，与污水中在混凝剂和絮凝剂作用下形成的悬浮物絮团相结合，降低其密度，并且形成的气泡群能够对悬浮絮状物团产生一种浮升作用，使悬浮絮状物团浮上液面形成浮渣。利用刮渣机对浮渣进行处理，从而达到使悬浮物絮团从水中分离，净化水体的目的。
二、污水处理过程中的鼓风曝气方式及其要求
1、鼓风曝气方式。其是由鼓风机、曝气器和一系列连通的管线组成。鼓风机供应一定的风量，将空气通过一系列管道輸送到安装在池底部的曝气器，通过曝气器，使空气形成不同尺寸的气泡。气泡在曝气器出口形成，尺寸则取决于空气扩散装置的形式，气泡经过上升和随水循环环流动，最后在液面处破裂，这一过程产生氧向污水中转移的作用。扩散器是整个鼓风曝气系统的关键部件，它的作用是将空气分散成空气泡，增大空气和混合液之间的接触界面，把空气中的氧溶解于水中。鼓风系统的曝气器主要分为微气泡、中气泡、大气泡、水力剪切、水力冲击及空气升液等类型。鼓风曝气一般需要修建鼓风机房及布设大量鼓风管道，曝气头易堵塞，大型氧化池需要运行的功率大，但由于其相对于表面曝气来说能耗小、维修简单等，因而被较大范围使用。
2、污水处理厂对鼓风机的要求。当污水处理工艺采用活性污泥法工艺时，曝气鼓风机是处理工艺的核心设备之一。据相关统计，在城市污水处理中，鼓风机的风量与污水处理量（容积）的气水比一般为3--10，在我国通常为6.7--7。在工业污水处理中，由于废水浓度大，气水比可高达35。在城市污水处理过程中，由于季节的变化，每天的污水处理量（负荷）和溶解氧浓度也变化，因此要求运行中的鼓风机在恒定压力条件下自动调节所需的风量，而且要求流量调节范围广，调节效率高，以保证系统优化运行，达到高效节能目的。相关统计，污水处理厂能耗成本占其运营维护成本的40%--80%，主要集中在污水提升、曝气供氧、污泥输送与处理和混凝沉淀等，其中曝气供氧过程中鼓风机的能耗占总能耗比例较大，整个污水处理厂能耗的50%--60%。因此，城市污水处理厂为降低运营成本，对曝气鼓风机的节能性能提出严格要求。目前，绝大多数污水处理厂使用的曝气鼓风机尺寸及重量较大，增加了地基处理及鼓风机房的土建投资，增加了安装工程费用，且噪声较大，维护成本较高。因此选择低噪声、安装维护方便、且在污水处理厂全生命周期内成本最低的鼓风机是今后污水处理行业曝气鼓风机的发展趋势。
三、污水处理机电设备中曝气鼓风机发展的分析
当前污水处理机电设备曝气鼓风机中的罗茨鼓风机及低速多级离心鼓风机在污水处理厂中已逐步淘汰。齿轮增速单级高速离心鼓风机是国内外污水处理厂的主流产品。磁悬浮单级离心鼓风机及空气悬浮单级离心鼓风机属于最新形式的单级高速离心鼓风机，由于采用先进的变频调速、磁悬浮轴承及空气悬浮轴承等技术，满足污水处理厂对曝气鼓风机节能、环保、风量调节范围广泛、低噪声、低振动及安装维护方便等要求，是未来污水处理厂曝气鼓风机的发展趋势。
1、单级高速离心鼓风机。单级高速离心鼓风机是随着“三元流动理论”在离心式压缩机和鼓风机设计上的应用而发展起来的产品。据相关研究分析，单级高速离心鼓风机在设计上采用了三元流动设计理论，使单级离心式鼓风机效率高达82%以上，远优于多级离心鼓风机，在结构上采用了轴向进气导叶调节装置，在恒定压力下，流量调节为额定流量的65%一105%，使得在低负荷条件下运行也有较高的运行效率，这是低速多级鼓风机和罗茨鼓风机所没有的优点。采用组装式整体结构，电动机和鼓风机安装在共用底座上，润滑油系统紧凑安装在机组底座内，与相同流量和压力的多级离心鼓风机比较，节约消耗，重量大约轻70%，占地面积大约小50%。由于采用三元流动叶轮，比普通的二元流动叶轮直径要小30%--40%，故转子转动惯量小，机组启动和停车时间短，无需高位油箱和蓄能器，鼓风机转速高达30000r/min。 由于单级高速离心鼓风机具有体积小、重量轻、效率高、节约能源、性能调节范围广泛和自动化水平高等特点，国外己取代了多级低速离心鼓风机，并得到广泛应用，是目前污水处理厂中曝气鼓风机的主流产品。
2、磁悬浮单级离心鼓风机。磁悬浮单级离心鼓风机是单级高速离心鼓风机的一种，其核心是磁悬浮轴承和永磁电动机技术。关键部件为磁力轴承，利用常导磁吸原理，通过电磁吸力来实现转轴悬浮高速稳定无摩擦运转。利用位置传感器、功率放大器和PI运算器，实现对电动机转轴实时状态检测、调整和故障诊断，其主动控制能力能够有效抑制转轴的不平衡振动，有完备和严格的断电保护措施。磁悬浮单级离心鼓风机电机与叶轮直联，无齿轮增速装置，无任何机械接触，无需润滑油系统，没有磨损及能量损耗，维护费用较低。采用变频器调速调节风量，比节流阀节能，且风量调节范围广泛，一般为45%一100%。所有部件（高速电动机、变频器、磁悬浮轴承）集成安装在普通底座上，无需特殊固定基础，设备体积小、重量轻、安装操作方便，运行时低噪声和无振动，噪声80dB以下。
3、空气悬浮单级离心鼓风机。空气悬浮单级离心鼓风机也是一种新型的单级高速离心鼓风机，采用高速直联电动机和空气悬浮轴承两大核心技术，具备磁悬浮单级离心鼓风机所具备的无齿轮增速装置、无机械接触、无润滑系统、变频调速调节风量、低噪声、无振动和维护费用低等特点，所不同的是非接触轴承采用空气悬浮轴承。空气悬浮轴承主要包括径向轴承及止推轴承等部件，起动前回转轴承和轴之间有接触，起动时回转轴和轴承相对运动，形成流体动力场，在径向轴承内此液体动力形成浮力，导致轴与轴承不同心。轴回转时在径向轴承里形成流体压力场，使轴承处于悬浮状态，而无接触。空气悬浮单级离心鼓风机叶轮采用三维流动理论设计，采用SVS钦合金材料，抗变形能力强，选择最佳效率角度设计，效率高达88%。采用空气自冷却技术，空气流道设计合理，配有电动机散热翼翅，200马力以上大机型设有冷媒内循环系统，无需另设冷却风扇或补充水，可确保鼓风机在炎热的夏季仍保持可靠的工作性能。由于采用高速直联电机、高效叶轮设计及空气悬浮轴承技术，节能性能较好，据相关研究分析，与罗茨风机相比可节能25%--35%，与传统多级离心鼓风机相比可节能15%一20%，与传统单级高速离心鼓风机相比可节能10%--15%。
结束语
综上所述，磁悬浮单级离心鼓风机与空气悬浮单级离心鼓风机都采用了高速直联电动机、变频调速调节风量及非接触轴承技术，无需润滑系统，不会对环境造成二次污染，具备高效率、低噪声、无振动和风量调节范围广泛等优点，满足污水处理行业对曝气鼓风机节能环保性能的要求。
参考文献：
[1]李维斌等.液下曝气机结构国内外研究概况及发展趋势[J].湖北农业科学，2012（03）
[2]黄天旭.空气悬浮单级高速离心风机节能可行性分析[J].风机技术，2013（1）
[3]吴顺勇等.磁悬浮单级离心鼓风机在污水厂的应用[J].设备管理与维修，2012（6）