北極星水處理網訊:鼓風機是污水處理好氧生物處理單元的重要設備，同時也是主要的耗能設備。鼓風機運行的穩定性和經濟性是最重要的兩個性能指標。如何選取適合的鼓風機，本文作者結合多年設計和運行經驗，對多種鼓風機進行了介紹和參數對比，可以幫助大家能夠快速的對不同類型鼓風機的適用性和如何選擇提出了很好的建議。
概述
目前，二級生物處理污水廠大多數采用鼓風曝氣工藝，而鼓風機是此工藝中最為核心的設備之一，鼓風機的能耗有時占污水廠總能耗的50% 以上，因此污水處理廠選用何種形式的風機是一個非常重要的問題。
風機的種類主要有羅茨風機、多級離心風機和單級高速離心風機；其中單級高速離心風機又分為傳統單級高速齒輪箱式離心風機、高速磁懸浮離心風機和空氣懸浮高速離心風機。
各種曝氣風機原理及特點
羅茨風機
工作原理
屬于容積式風機，多為三葉型。由于轉子的不斷旋轉，被抽氣體從進氣口吸入到轉子與泵殼之間的空間V0內，再經排氣口排出。由于吸氣后V0空間是全封閉狀態，所以在泵腔內氣體沒有壓縮和膨脹。但當轉子頂部轉過排氣口邊緣，V0空間與排氣側相通時，由于排氣側氣體壓強較高，則有一部分氣體返沖到空間V0中去，使氣體壓強突然增高。當轉子繼續轉動時，氣體排出泵外。
風量調節：羅茨風機風量受轉速控制，風量調整可通過變頻調速進行，變頻后風壓可以維持。
特點
1）價格低；最簡單的回轉機械，易于控制和維護；
2）壓力隨背壓變化；小流量高速風機效率較高；
3）效率一般低于多級、單級離心風機；
4）單機流量小于100m/min 時具有最好的性能價格比；
5）流量大于120m/ min 時占地面積大。
多級離心風機
工作原理
離心鼓風機依靠旋轉葉輪對氣體的作用把電機的機械能傳遞給液體。由于離心鼓風機的作用，氣體從葉輪進口流向出口的過程中，其速度能( 動能) 和壓力能都得到增加，被葉輪排出的氣體經過壓出室，大部分速度能轉換成壓力能，然后沿排出管路輸送出去，這時，葉輪進口處因氣體的排出而形成真空或低壓，氣體在大氣壓的作用下被壓入葉輪的進口，于是旋轉著的葉輪就連續不斷地吸入和排出氣體。
特點
1）低轉速機械，可靠性高，使用壽命長；
2）購買成本較低；備件為標準件，費用低；不需要復雜的潤滑系統；
3）易于采用全風冷式設計，無冷卻水相關故障和維保費用；
4）操作維護簡單，不需要特別訓練的操作維修人員（這對于遠離大都市的工廠很重要）；
5）滿載效率高于羅茨風機，略低于單級離心風機；
6）電機功率小于400kW的機型可選用變頻調速和直連驅動方式，可大大提高部分負載的工作效率。在大部分工況下，變頻調速的多級離心機效率會高于單級離心機，由于部分負載是污水處理廠最典型的工況，因此多級離心風機對于中小型污水處理廠來說具有更好的性能價格比和良好的長短期效益；
7）噪音低于羅茨風機和單級離心風機；
8）單機流量在100~ 300m/min 時具有最好的性能價格比。
單級高速離心風機
單級高速離心風機（齒輪箱式）
基本原理
基本原理與多級離心風機一樣?？諝鈴墓娘L機吸入管進入進口導葉調節器。主驅動電機借助聯軸器與增速齒輪聯接, 增速齒輪驅動高速轉動的三元半開式葉輪對氣體進行作功, 氣體再經擴壓器、蝸室、排氣消聲器、擴壓管排出。
風量調節：單級高速離心風機可通過進口導葉調整，風量調整時不影響風壓，同時可以降低風機軸功率，達到節能效果。由于變頻器調節時，風壓下降幅度會較大，可能會無法滿足工藝要求，單級高速離心風機一般不用變頻調節風量。
特點
1）高轉速( 一般超過20000r/ min) ，噪音高；
2）滿載效率高, 無法采用變頻調速，部分負載能耗高；
3）大流量相對占地面積??；
4）控制系統非常復雜；潤滑系統非常復雜；維護保養復雜，大修必須請制造原廠支援；
5）需要特別訓練的操作人員；
6）設備投資大；單機流量大于300m3/min 的性能價格比高。
空氣懸浮高速離心風機
由永磁無刷高速直流電機及變頻系統配以高效空氣軸承，不需要齒輪箱增速器及聯軸器而直接驅動，葉輪直接與電機結合，而軸被懸浮于主動式空氣軸承上，沒有物理接觸和潤滑油系統，所以，空氣懸浮高速離心風機具有高效、節能、低噪音、運行可靠和長期無需維護保養的特點。
風量調節與單級高速離心風機類似。
高速磁浮離心風機
高速磁浮離心風機：高速磁浮風機屬于單級高速離心風機，與機械齒輪箱式單級高速離心風機的區別為：由配置無接觸的磁力軸承的高速電機直接驅動。先進的無齒輪箱高速變頻電機驅動系統，結合采用無潤滑非接觸磁力軸承，減少了效率損失，節約了相應的一系列附屬設備（油泵、油冷卻器等）的隱性能耗。
由于運行無接觸，所以無磨損，在整個風機壽命中可以始終保持良好的性能，實現了極低的維護成本，另外無油操作無需加熱、冷卻、循環和過濾，大大減少了能耗和運行維護工作。
曝氣風機綜合對比
三類風機綜合對比
能耗對比
1）在流量較小時，三種風機效率差異不是很顯著；
2）對于大流量風機，由于羅茨式轉速無法提高，效率較低；另兩種離心風機差距較小。
投資成本對比
從上圖3-1和圖3-2兩個曲線圖可以看出：
1）小流量范圍：三種類型風機的能耗相差很小，但是羅茨鼓風機的成本最低，性價比最好。
2）中流量范圍：雖然多級離心風機成本比羅茨鼓風機稍高，但是其能耗低、效率高，性價比最好。
3）大流量范圍：單級高速離心風機成本最低，能耗也最低，性價比最好。
流量調節對比
1）部分負載：在進行風機選型時，流量和壓力會有一定的設計余量，特別是流量，一般會有20%~ 30%的余量；同時由于污水量和水質的波動，每時每刻所需的風量也在變化。所以嚴格地說，風機總是在部分負載而非總是滿載，因而必須對風機的流量進行調節。
2）單級離心風機流量調節：必須采用進口導葉和出口導葉調節，但當流量減小時，功耗并不是同比例減小(如圖3示)，因此部分負載的效率低，能耗大。
3）多級離心風機流量調節：采用入口蝶閥手動或自動調節，節能效果與單級一樣不理想。但是對于中小功率(≤400KW) 多級離心風機采用變頻調速技術，功耗基本上與流量同步減小，部分負載的效率高。
結論
由上面的比較可見，三種風機各有優勢。風機選型沒有最好的，只有最適合的。
1）對于小型污水處理廠（＜10000m/d），選擇簡單可靠的羅茨風機是最好的，雖然效率差一些，但因價格低，總體價格經濟效益可能是最好的；
2）對于中型污水處理廠（10000~m/d），選擇經濟實用的多級離心機是最好的，特別是變頻調速多級離心機，具有極高的性能價格比，長期綜合經濟效益佳；
3）對于大型污水處理廠（＞m/d），單級高速離心風機是最佳選擇。
高速離心風機性能指標對比
從上表可以看出，齒輪箱式鼓風機價格偏高、廠房、基礎投人大、噪音大，設備安裝維護成本高，對電網要求高。磁浮、氣浮風機各項綜合指標均較好，投資較低、能耗低，節能效果顯著。