污水处理中低压鼓风机的设计考虑

曝气为净化过程提供了可用的氧气。这使得有氧微生物（在行业中称为“臭虫”）的水平高得多，可以比自然发生的更快地从水中去除废物。搅拌是在水中的搅拌过程，可以使需要处理的材料保持悬浮状态，并更好地供臭虫使用，以便它们可以利用它并将其从水流中去除。废水处理 (WWT) 系统的基本功能是加速净化水的自然过程。在WWT中，低压鼓风机用于帮助实现这一目标的两个关键目的：曝气和搅拌。

曝气为净化过程提供了可用的氧气。这使得有氧微生物（在行业中称为“臭虫”）的水平高得多，可以比自然发生的更快地从水中去除废物。搅拌是在水中的搅拌过程，可以使需要处理的材料保持悬浮状态，并更好地供臭虫使用，以便它们可以利用它并将其从水流中去除。

废水处理 (WWT) 系统的基本功能是加速净化水的自然过程。在WWT中，低压鼓风机用于帮助实现这一目标的两个关键目的：曝气和搅拌。

下面我们概述了低压鼓风机在工业和市政污水处理系统设计中的作用。

系统设计的起点

用于废水处理的鼓风机系统的成功设计取决于以下几个考量因素：

流量（SCFM）和压力（PSI）
现场条件（环境压力、操作环境温度、可用空间、室内或室外、气候等）
量程比（实时流量和最大流量之间的变化）
冗余要求（由于WWT过程的关键性质）
成本（初始资本投资和长期运营成本）

让我们来看看这些类别中的每一个。

流量和压力

流量是处理过程中使用的虫子对氧气的需求的函数。WWT 实际上涉及两个独立的过程，这两个过程都需要氧气：

生物有机材料的代谢，例如市政污水处理厂中的生物、废物、食品和饮料加工中的食物颗粒、造纸厂中的木材或纺织厂中的纤维废物+虫子+O2=CO2+NH3+产生更多不好的能量
去除废物中产生的氨，也由上述步骤 1 产生:NH3+Bugs+O2=H2O+NO3+产生更多的能量

采集废水样本并计算生物需氧量和氨水平有助于技术人员确定系统的空气需求。请注意，这是一个随环境温度变化的质量流量，因为温度较高的空气中的氧气较少。

了解鼓风机不像空气压缩机那样产生压力很重要。鼓风机产生流动。鼓风机的额定压力（例如 15psi）实际上是鼓风机可以克服的最大背压的额定值。更强大的电机和更高效的空气移动技术使鼓风机能够克服更大的压力。

使用罗茨鼓风机，低压空气的压力范围可降至 1 个大气压以下。对于使用类似于螺杆压缩机技术的螺杆鼓风机，压力范围可扩展至22PSI。应用于更深WWT系统的低压螺杆压缩机可以达到高达58PSI的压力。

场地条件

操作条件会显着影响鼓风机技术的选择。需要考虑的关键因素包括：

温度
环境压力
室内或室外位置
季节性/气候变化
可用面积
现场污染物（灰尘、甲烷、硫化氢或其他有害气体）

驳回

在WWT中，氧气需求很少处于稳定状态。为了获得最佳效率，鼓风机必须能够在任何给定时间输送所需的任何空气量。调节比是鼓风机将气流减少到低于最大容量以满足需求并根据需要再次增加的能力。典型来说，溶氧2（DO）传感器浸没在处理槽，和读数送入鼓风机本身或集中式工厂级系统恢复到一个控制系统。根据DO读数，鼓风机调整流量以匹配需求。

典型的WWT工厂中使用的细气泡曝气鼓风机系统可以占该设施整个能源使用量的70%。因此，根据需求匹配气流将推动节能。带有变速驱动器 (VSD) 的鼓风机可以自动调整其输出以满足需求。在具有多个鼓风机的系统中，另一种方法是根据需求的变化简单地打开或关闭单个鼓风机。

资本成本较低的旧技术（例如罗茨鼓风机）通常缺乏更复杂技术（例如螺杆鼓风机）的能源效率。但螺杆机的额外资本成本以较低的能源成本回报，有时在几个月内。更重要的是，随着运营商寻求在不扩大占地面积的情况下扩大容量，WWT储罐深度不断增加，螺杆鼓风机和低压螺杆压缩机可以提供更大的O2传输和更大的节能。

冗余

WWT中的曝气水平通常比自然发生的曝气水平高5到7倍。如果一个系统突然没有那么高的氧气含量，虫子会很快开始死亡。WWT系统可能需要数天或数周才能达到平衡，因此系统运营商不能承担这种风险。因此，WWT系统通常有多个鼓风机，以提供一定程度的冗余，以便在鼓风机需要维护或维修的情况下继续处理。

系统通常会设置成最大流量，并保留一台机器，因此总是考虑到冗余。有时鼓风机连接到不同的能源，因此如果一个系统断电，另一个系统可能仍然有电。一些运营商采用负载平衡策略，使用控制器或在主要/次要/冗余角色之间手动切换。

这有助于确保每台鼓风机的运行小时数、维护和生命周期相同。远程监控系统（例如采用蜂窝连接的阿特拉斯·科普柯的SMARTLINK系统）可让系统操作员随时随地了解鼓风机的运行状态。

费用

通常，系统更换需要单独、按顺序脱机，并使用备用鼓风机，以最大限度地降低技术敏感过程的风险。然而，通过用现代变速驱动旋转螺杆鼓风机取代传统的曝气工艺叶轮鼓风机，工厂可以实现连续、不间断的运行，减少维护计划，最多可节省30%的能源成本——此外，还有通过优化进一步节省能源的潜力控制系统。

以苏格兰水务公司的Nigg污水处理厂为例。工厂原来的19台四种尺寸的鼓风机减少到17台类似尺寸的阿特拉斯·科普柯ZSVSD螺杆鼓风机。它包含了11台ZS30机器和6台ZS160装置，所有这些装置都具有内置逆变器驱动器和阿特拉斯·科普柯Mk5控制和调节系统，可在各种条件下最大限度地提高性能。

鼓风机单元数量的减少使每台鼓风机的容量和广泛的调节功能成为可能，以满足工艺需求。ZS机器可以在显着降低的负载下运行，同时提供与之前19台设备相同或更大的空气量。

截至目前，该网站报告称，曝气可节省约25%的能源，并有可能通过DO（溶解氧）控制过程优化进一步节省能源。ZSVSD螺杆鼓风机的调节能力和卓越的内部空气压缩使这成为可能。

WWT中的鼓风机其它应用

WWT 系统中鼓风机的其他应用包括：

过滤器反冲洗（水处理中常见）
膜冲刷（膜促进细菌生长，空气/气泡清除表面以免膜堵塞）
生物喷射（用于处理石油、天然气和化工厂中的废物）
过程氧化（需要O2来分解非生物废物的工业过程）