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原標題：市政污水處理的工藝及方法以及羅茨風機在其中的妙用
市政污水處理的工藝及方法以及羅茨風機在其中的妙用
一、背景
城市生活污水是城市發(fā)展中的產(chǎn)物，隨著城市化和工業(yè)化進程的加快，其產(chǎn)生量不斷增大，污染日益嚴重，已嚴重制約了城市社會經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展。在全球經(jīng)濟快速發(fā)展的今天，環(huán)保問題，特別是城市污水處理已成為各國研究的熱點。城市污水的治理對改善城市水環(huán)境，保障城市經(jīng)濟發(fā)展起著關(guān)鍵的作用。西方發(fā)達國家20世紀50年代經(jīng)濟的發(fā)展，曾導致了60年代嚴重的環(huán)境污染。至20世紀70年代末，美國興建的城市污水處理廠達18000余座，投入資金數(shù)萬億美元；英國、法國、德國各耗費了巨額資金興建了7000~8000座城市污水處理廠。我國的污水處理始于20世紀70年代。據(jù)統(tǒng)計，截止2021年底，全國已建成污水處理廠1943座，污水廠日處理能力14028萬立方米，全年累計處理污水量達410.3億立方米，2021年全國城市污水處理率達到91.97%。
二、城市污水處理工藝流程總述
典型的城市污水處理工藝流程主要包括機械處理、生化處理、污泥處理等工段。有機械處理以及生化處理構(gòu)成的系統(tǒng)屬于二級處理系統(tǒng)，其中BOD5和SS去除率可達90%-98%。處理效果介于一級和二級處理中間的一般稱為強化一級處理、一級半處理或不完全二級處理，主要有高負荷生物處理法和化學處理法兩大類，BOD5去除率達45%-75%。具有生物除磷脫氮功能的二級處理系統(tǒng)通常稱為深度二級處理。為了除特定的物質(zhì)，在二級處理之后設(shè)置的處理系統(tǒng)屬于三級處理，例如化學除磷，活性炭吸附等。
1、污染物的分類
從污水處理的角度，污染物可分為懸浮固體污染物、有機污染物、有毒物質(zhì)、污染生物和污染營養(yǎng)物質(zhì)。城市污水中含有的大量有機物排入水體，會使水體中溶解氧的含量降低，甚至達到缺氧狀態(tài)，嚴重污染水體，使水中魚類無法生存。污水中有機物濃度一般用生物化學需氧量(BOD5)、化學需氧量(COD)、總需氧量(TOD)和總有機碳(TOC)來表示。營養(yǎng)物質(zhì)主要指氮、磷，其可使藻類和浮游生物繁殖，形成”水華”和”赤潮”。
2、污水處理方法
污水處理方法可根據(jù)水質(zhì)類型分為物理處理法、生物處理法、污水處理產(chǎn)生的污泥處置及化學處理法，還可根據(jù)處理程度分為一級處理、二級處理及三級處理等工藝流程。
城市污水的物理處理方法是利用物理作用分離和去除污水中污染物質(zhì)的方法。常用方法有篩濾截留、重力分離、離心分離等，相應(yīng)處理設(shè)備主要有格柵、沉砂池、沉淀池及離心機氧其中沉淀池同城鎮(zhèn)給水處理中的沉淀池。生物處理法是利用微生物的代謝作用，去除污水中有機物質(zhì)的方法。常用的有活性污泥法、生物膜法等，還有氧化塘及污水土地處理法。化學處理法在城市污水處理中使用較少，一般涉及城市給水處理中的其他化學方法如中和氧化還原、離子交換、電解主要用于工業(yè)廢水處理，很少用于城市污水處理。污泥需處理才能防止二次污染，其處置方法常有濃縮、厭氧消化、脫水及熱處理等。
一級處理主要針對水中懸浮物質(zhì)，常采用物理的方法，經(jīng)過一級處理后，污水懸浮物去除可達40％左右，附著于懸浮物的有機物也可去除30％左右；
二級處理主要去除污水中呈膠體和溶解狀態(tài)的有機污染物質(zhì)。通常采用的方法是微生物處理法，具體方式有活性污泥法和生物膜法。生物處理就是利用微生物分解氧化有機物的這一功能，并采取一定的人工措施，創(chuàng)造有利于微生物生長、繁殖的環(huán)境，使微生物大量繁殖，以提高其分解氧化有機物效率。污水經(jīng)過一級處理以后，已經(jīng)去除了漂浮物和部分懸浮物，BOD5的去除率約25％～30％。經(jīng)過二級處理后，BOD5去除率可達90％以上，二沉池出水能達標排放。活性污泥處理系統(tǒng)，在當前污水處理領(lǐng)域，是應(yīng)用最為廣泛的處理技術(shù)之一，搭載羅茨風機的曝氣池是其反應(yīng)器。污水與污泥在曝氣池中混合，污泥中的微生物將污水中復(fù)雜的有機物降解，并用釋放出的能量來實現(xiàn)微生物本身的繁殖和運動等。
三、污水處理的工藝技術(shù)
當前流行的污水處理工藝有：AB法、SJR法、氧化溝法、普通曝氣法、膜分離機等，各有其自身的特點。
1、AB法
該工藝對曝氣池按高、低負荷分為二級供氧。A級負荷高，曝氣時間短，產(chǎn)生污泥量大，污泥負荷2．5 kg BOD／(kg MLSS?d)以上，池容積負荷在6 kg BOD／(m3?d)以上；B級負荷低，污泥齡較長。A級和B級亦可分期建設(shè)，A級與B級間設(shè)中間沉淀池。兩級池子的F／M(污染物量與微生物量之比)不同，形成不同的微生物群體。AB法盡管有節(jié)能的優(yōu)點，但不適合低濃度水質(zhì)。
2、SJR法
此法進水、曝氣、沉淀、出水在同一座池子中完成，常由3—4個池子構(gòu)成一組，輪流運轉(zhuǎn)，一池一池地間歇運行，故稱序批式活性污泥法。這種—體化工藝的特點是工藝簡單，由于只有—個反應(yīng)池，不需二沉池、回流污泥及相關(guān)的設(shè)備，一般情況下不設(shè)調(diào)節(jié)池，多數(shù)情況下可省去初沉池，故節(jié)省了占地和投資，耐沖擊負荷且運行方式靈活，可以從時間上安排曝氣、缺氧和厭氧的不同狀態(tài)，實現(xiàn)除磷脫氮的目的。
3、普通曝氣法
其變型工藝普通曝氣法出現(xiàn)得最早，其實際處理效果好，可處理大的污水量，對于Jc-r廠可集中建設(shè)污泥消化池，所產(chǎn)生的沼氣可作能源利用。傳統(tǒng)普曝法的不足之處是只能作為常規(guī)二級處理，不具備脫氮除磷功能。近幾年，在工程實踐中，通過降低普通曝氣池的容積負荷，可以達到脫氮的目的；在普通曝氣池前設(shè)置厭氧區(qū)，可以除磷，亦可用化學法除磷。采用普通曝氣法去除BOD，在池型上有多種形式，如氧化溝，工程上稱為普通曝氣法的變型工藝，亦可統(tǒng)稱為普通曝氣法。
4、氧化溝法
是在20世紀50年代初期發(fā)展而形成的，因其構(gòu)造簡單，易于管理，很快得到了推廣應(yīng)用，且不斷創(chuàng)新。目前，氧化溝在應(yīng)用中發(fā)展出了多種形式，比較有代表性的有：①帕式，簡稱單溝式，表面曝氣采用轉(zhuǎn)刷曝氣，水深一般在2．5—3．5 m。②奧式，簡稱同心圓式，實際應(yīng)用的多為橢圓形的三環(huán)道組成，3個環(huán)道采用不同的．DO，如外環(huán)為0、中環(huán)為1、內(nèi)環(huán)為2，這有利于脫氮除磷。采用轉(zhuǎn)碟曝氣，水深一般在4．0-4．5 m。③卡式，簡稱循環(huán)折流式，采用倒傘形葉輪曝氣，水深一般在3．0 m左右，但污泥易于沉積。④三溝式氧化溝(T型氧化溝)，該工藝由3個池組成，中間作曝氣池，左右2個池兼作沉淀池和曝氣池。其特點是采用轉(zhuǎn)刷曝氣、水淺、占地面積大、不設(shè)厭氧池，不具備除磷功能口J。
5、膜分離技術(shù)
用膜分離代替沉淀進行泥水分離，可帶來活性污泥工藝的以下變化：①不再存在污泥膨脹問題。在調(diào)控活性污泥系統(tǒng)時，不必再考慮污泥的沉降性能，從而使工藝控制大大簡化；②曝氣池的污泥濃度將大大提高，MLSS可以大于20 g／L，從而使系統(tǒng)可在超大泥齡、超低負荷狀態(tài)下運行，充分滿足去除各種污染物質(zhì)的需要；③在同樣的處理要求下，可使曝氣池容積大大減小，節(jié)省了處理廠的占地面積；④污泥濃度的提高，要求較高的曝氣速率，因而純氧曝氣將隨著膜的分離而被大量采用。
四、工藝優(yōu)選
常規(guī)活性污泥法和氧化溝、SJR工藝的比較。
①常規(guī)活性污泥法適用于中等負荷的大型污水處理廠。
②氧化溝法、SJR法的基建費用低，運行費較高。若處理規(guī)模為10萬t/d,折舊以20年計，氧化溝、SJR與常規(guī)活性污泥法的總處理費用大體相當(處理費=運行費+折舊+固定資產(chǎn)投資貸款利息)。規(guī)模越小，氧化溝、SJR的總處理費用越低。因此，對于中小型污水處理廠而言，氧化溝、SJR在經(jīng)濟 上有益。
③氧化溝、SJR工藝一般不設(shè)初沉池和污泥消化池，處理單元比常規(guī)活性污泥法減少50%以上，操作管理簡化；且設(shè)備國產(chǎn)化程度高，價格低。
五、氧化溝、SJR工藝的比較
①基建費用：SJR是合建式。地價高，有利于SJR，其土建費用較低，但設(shè)備費用較氧化溝高。
②就進水,BOD5.濃度而言，高，有利于氧化溝；低，有利于SJR。一般以BOD5=150mg/L為界，高于此值，氧化溝建費用低于SJR；低于此值，則反之。
③運行費用就曝氣方式而言，氧化溝常用機械式，SJR通常用鼓風式，后者比前者省電；SJR工藝是變水位運行，增大了揚程，因而電耗要比氧化溝小些，運行費用也低些。
④SJR工藝的自控要求較高。就出水水質(zhì)而言，氧化溝是動態(tài)沉淀，SJR是靜態(tài)沉淀，后者沉淀效率更高，出水水質(zhì)更好。
六、總結(jié)
無論是用哪種方法，都離不開曝氣設(shè)備的使用，現(xiàn)在市場上的曝氣設(shè)備多為羅茨風機。為什么選擇羅茨風機呢？
結(jié)構(gòu)簡單，構(gòu)造結(jié)實，方便安裝，維修方便，使用壽命長，整機振動小，使用時當壓力在允許的范圍內(nèi)加以調(diào)節(jié)時流量之變動甚微、壓力選擇范圍 很寬，具有強制輸氣的特征。
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污水處理曝氣羅茨風機，是羅茨風機應(yīng)用最廣泛，也是效果最好的一個行業(yè)。羅茨風機相對于離心風機，因為是硬排風（壓力的變化導致風量的變化很小），不會產(chǎn)生喘振現(xiàn)象。相對于單級高速（磁懸浮、空氣懸浮）來講價格便宜。（單級高速的價格一般是羅茨風機的10-15倍），目前國內(nèi)單級高速技術(shù)不算成熟（懸浮軸承技術(shù)不成熟）。因此羅茨風機備受水處理行業(yè)用戶的信賴！濟南錦工機械有限公司自08年建廠以來，一直致力于水處理行業(yè)的風機應(yīng)用，目前已經(jīng)取得不錯的效果，水處理行業(yè)每年風機銷售量大約在2500-3000臺，積累了很多經(jīng)驗也深受客戶信賴。污水的水質(zhì)，成份不同，出水標準不同，在好氧池曝氣選用的風機型號也不一樣，不同的水質(zhì)，不同的出水量有不同的計算方法。在調(diào)節(jié)攪拌池也可用羅茨風機來替代潛水攪拌機。
污水處理三葉羅茨風機
污水處理三葉羅茨風機工作原理：
三葉羅茨鼓風機為容積式風機，輸送的風量與轉(zhuǎn)速成比例，三葉型葉輪每轉(zhuǎn)動一次由2個葉輪進行3次吸、排氣，與二葉型相比，氣體脈動變少，負荷變化小，機械強度高。在2根平相行的軸上設(shè)有2個三葉型葉輪，輪與橢圓形機箱內(nèi)孔面及各葉輪三者之間始終保持微小的間隙，由于葉輪互為反方向勻速旋轉(zhuǎn)，使箱體和葉輪所包圍著的一定量的氣體由吸入的一側(cè)輸送到排出的一側(cè)。各支葉輪始終由同步齒輪保持正確的相位，不會出現(xiàn)互相碰觸現(xiàn)象，因而可以高速化，不需要內(nèi)部潤滑，而且結(jié)構(gòu)簡單，運轉(zhuǎn)平穩(wěn)，性能穩(wěn)定，適應(yīng)多種用途，已運用于廣泛的領(lǐng)域。
通常，污水處理羅茨鼓風機和水泵以定速運行，然后通過改變?nèi)~羅茨鼓風機出口的閥門開度或通過改變開度來調(diào)節(jié)風量出水管中的調(diào)節(jié)閥。風機和水泵的最大特點是負載轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速的平方成正比，軸的功率與速度的立方成正比。因此，如果固定電動機速度操作根據(jù)所需流量以速度變化，則根據(jù)節(jié)省電動機速度節(jié)約大量電能。在污水處理系統(tǒng)中，羅茨鼓風機的主要功能是給生化系統(tǒng)充氧，使生化系統(tǒng)有足夠的氧氣。
污水處理三葉羅茨風機特點：
污水處理三葉羅茨風機是污水處理方面大多數(shù)用戶的一致選擇。還有較少部分用戶會選擇使用離心風機。羅茨風機尤其是技術(shù)越來越成熟的生產(chǎn)廠家，都在專注三葉型羅茨風機，較之前的二葉型，風量大而穩(wěn)定，噪音更低、更加節(jié)能環(huán)保，高效產(chǎn)出。 羅茨風機屬容積回轉(zhuǎn)鼓風機，由兩個或者三個葉形轉(zhuǎn)子在氣缸內(nèi)作相對運動來壓縮和輸送氣體的回轉(zhuǎn)壓縮機。這種鼓風機結(jié)構(gòu)簡單，制造方便，適用于低壓力場合的氣力輸送和加壓，也可用作真空泵。
用于污水處理的三葉羅茨鼓風機使用兩個三葉形葉輪，葉輪之間的間隙非常小。擠壓兩個葉輪以將氣體擠壓到空氣出口。離心式風機采用彎曲葉片，氣體通過離心力甩入機殼。風量不同，大多數(shù)羅茨鼓風機用于風量要求小且壓力要求高的地方，而離心風機則用于壓力要求低的地方，風量要求很高。
三葉羅茨風機在污水處理行業(yè)的用途：
在污水處理行業(yè)，由于廢水池必須攜帶氧氣進行微生物氧化分解，在廢水處理領(lǐng)域中，羅茨鼓風機可以根據(jù)水深差異和處理水的噸位的差異。提供定量氧氣，促進微生物的氧化分解。
三葉羅茨鼓風機是廢水處理的核心設(shè)備。風機的工作效率可以直接決定廢水處理的效果。生物法處理廢水，促進好氧微生物的生長，必須提供足夠的氧氣，好氧微生物可以促進新陳代謝該作用的出現(xiàn)，廢水中懸浮固體的分解以及氮和磷等有機化合物的分解。
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▍產(chǎn)品介紹：
回轉(zhuǎn)風機：結(jié)構(gòu)精巧，主要由下列六部分組成：電機、空氣過濾器、鼓風機本體、空氣室、底座（兼油箱）、滴油嘴。回轉(zhuǎn)鼓 風機靠汽缸內(nèi)偏置的轉(zhuǎn)子偏心運轉(zhuǎn)，并使轉(zhuǎn)子槽中的葉片之間的容積變化將空氣吸入、壓縮、吐 出。回轉(zhuǎn)風機在運轉(zhuǎn)中利用鼓風機壓力差自動將潤滑送到滴油嘴，滴入氣缸內(nèi)以減少摩擦及噪聲 ，同時可保持汽缸內(nèi)氣體不回流。
羅茨風機：為定容式風機，無內(nèi)壓縮，輸送氣體具有強制性，隨著壓力的變化，流量變化很小；葉輪采用特殊曲線使嚙合更加合理、泄露小、效率高、能耗低，是一種新型節(jié)能產(chǎn)品；產(chǎn)品采用高精度硬齒面同步齒輪，壽命長，噪音低；輸送氣體清潔，不含任何油質(zhì)灰塵。產(chǎn)品風量范圍廣、分檔密、升壓高，近20個型號，百余種規(guī)格。在污水處理廠和各行業(yè)的污水處理項目中均有十分廣泛的應(yīng)用！
空氣懸浮風機：空氣懸浮鼓風機的壓力部分是由葉輪和卷軸構(gòu)成，空氣沿著葉輪的曲面從軸方向流入，加速后順著半徑方向流出后通過擴散器，依照斷面的變化進行膨脹，使空氣速度減慢，壓力增加，進行空氣輸送的過程。空氣懸浮離心鼓風機是一種高效節(jié)能環(huán)保的新型鼓風機，具有節(jié)能、低噪聲、無油、運行可靠、操作維護簡單和半永久性壽命等特點。
磁懸浮風機：磁懸浮高速離心鼓風機采用了高速永磁同步電機的直驅(qū)結(jié)構(gòu)，將離心葉輪和電機驅(qū)動一體化集成設(shè)計。它通過內(nèi)置的位移傳感器實檢測轉(zhuǎn)子軸的振動、轉(zhuǎn)子軸的空間間隙，將得到的信號送入磁懸浮軸承控制器進行調(diào)理、解析、運箅、產(chǎn)生控制電流，再將該電流輸入磁軸承澆轉(zhuǎn)線圈，產(chǎn)生電磁力，從而實現(xiàn)轉(zhuǎn)子軸的懸浮。永磁同步電機的主要功能是駔動轉(zhuǎn)子軸的旋轉(zhuǎn)。它通過變頻器產(chǎn)生頻率可控的電流，將此電流輸入電機定子產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場，帶動轉(zhuǎn)子油高速旋轉(zhuǎn)。
▍技術(shù)指標：
風量范圍0.2-5.6m3/min
1.2-179.5m3/min
6-260m3/min20-224.6m3/min
壓力范圍0.1-0.5kgf/cm^29.8-98kpa30-100kpa0.2-1.2kgf/cm^2電機功率0.55-7.5kw
0.55-400kw20/15-300HP/220KW37-300kw
▍成功案例：
中國水電第十三工程局東風汽車集團污水處理廠定州市污水處理廠內(nèi)蒙古伊利污水處理廠中國東方清潔能源甘肅慶陽污水處理廠衡水老白干污水處理廠常州鄭陸污水處理廠四川千何環(huán)境大英污水處理廠陜西彬縣城市污水處理廠北京神霧集團污水處理項目 陜西銅川污水處理廠河北文安污水處理廠河北蔚縣污水處理廠福建龍江環(huán)保污水處理項目
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3、可選附件（按合同要求配套）：消聲器、空氣過濾器、泄壓閥、電動執(zhí)行器、逆止閥、彈性接頭、消音彎頭、消音管道等。
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