绍兴污水处理厂生活污水鼓风机系统的优化改造与应用_蔡芝斌.pdf

2023 年第 1 期 85 CITY AND TOWN WATER SUPPLY城镇排水绍兴污水处理厂生活污水鼓风机系统的优化改造与应用蔡芝斌蔡宇翔阮兴苗胡佳琼宋永祥魏国芳4高鹏飞4（1、绍兴水处理发展有限公司，浙江绍兴 312074；2、绍兴市柯桥区储备粮管理有限公司，浙江绍兴，312030；3、绍兴蓝天环保发展有限公司，浙江绍兴 312074；4、绍兴柯桥江滨水处理发展有限公司，浙江绍兴 312074）摘要：鼓风机是污水处理厂生化处理系统中关键设备，本文介绍绍兴污水处理厂生活污水鼓风机存在的主要问题，通过对鼓风机系统分析，提出利用闲置鼓风机进行优化改造的思路，结合对池体结构进行调整，在鼓风机系统实施各项措施后，满足正常运行所需工艺参数，保障鼓风机系统正常运行，确保生产运行的稳定。关键词：鼓风机；存在问题；优化改造；工艺参数；稳定运行绍 兴 水 处 理 发 展 有 限 公 司 处 理 能 力90104m3/d，其中一期工程 2001 年建成投运，设计规模 30104m3/d；二期工程 2003 年建成投运，设计规模 40104m3/d。三期工程 2008年建成投运，设计规模 20104m3/d。公司在一、二、三期设置了鼓风机，随着工艺的变化，生活污水鼓风机系统已不适应现有生产需要，需进行相应改造。1 生活污水工艺段介绍1.生活污水鼓风曝气系统简介绍兴污水处理厂生活污水鼓风机系统运行的流程如下：室外空气经空气过滤器后进入吸风间，由进风通道分别进入鼓风机，空气经鼓风机加压后，再由管线送往总管中，其中3#与 4#鼓风机之间安装一只 DN1600 手动蝶阀，在 1#鼓风机与三期鼓风机总管之间安装一只 DN800 手动蝶阀再然后再到曝气池各用气点。可以将一组池与二组池分开运行，并且在风量小时采用三期鼓风机风量进行补充。鼓风机的用风量可以实现人工控制及MCP 柜的自动控制，在 MCP 柜进行控制时，主要是根据压力情况，将数据反馈给预先设定的 MCP 柜，由 MCP 对现场鼓风机控制箱做出指示，鼓风机便为此完成相应的动作。根据现场风压情况及时做出风量调整，实现对鼓风 4#鼓风机 DN700 DN700 DN1600 DN700 DN800 三期鼓风机总管 M N MCP LC 压力 3#鼓风系统 2#鼓风系统 1#鼓风系统 一组曝气池 进风 二组曝气池 图 1：鼓风系统分布图DOI:10.14143/ki.czgs.2023.01.0232023 年第 1 期 86 CITY AND TOWN WATER SUPPLY城镇排水量的合理调节，最大可能降低风量供应，节约鼓风成本。同时该系统能有效控制曝气池 DO值，使生化系统工艺得以稳定与高效运行。1.2 鼓风机工作原理1.2.1 鼓风机室外空气经空气过滤器进入进风间，经相应管道进入每一台鼓风机，空气经鼓风机进口预旋后到由电机带动高速旋转的涡轮，增速加压后由出口导叶进入扩压管，再分别经连接管线送往室外总管线中，然后再经曝气头进入曝气池及厌氧池中。1.2.2 操作系统一期鼓风机房的鼓风机操作系统分为就地和远控两种。就地是通过在鼓风机边的 LCP柜上人机对话面板（MMI）进行，其运行模式有进口导叶固定和进口导叶自动两种，而风量的调节是通过调节出口导叶的开度来进行。远控是通过在值班室的 MCP 柜进行，其通过调节所需总风管压力的大小来调节风量。1.3 生活污水处理曝气系统调整公司污水分质提标和印染废水集中预处理工程 30 万吨/日生活污水处理系统 2015 年9 月建成，2015 年 10 月完成单机调试，2016年 7 月 28 日，生活污水与工业污水全部分开处理。各工艺段包括：曝气沉砂池-一组曝气池-中沉池-二组曝气池-二沉池-气浮-过滤消毒池，其中生化工艺段主要是由一区域和二组区域组成，原鼓风机的压力已不能满足曝气系统的正常运行。2.生活污水处理鼓风机运行存在的问题2.1 现有生活污水鼓风机无法满足曝气池的供风要求生活污水处理系统改造前一期设有鼓风机 4 台，单台功率 1550KW，单台风量 6 万立方/小时，出口风压 0.880Kpa。自一期系统处理生活污水后，原有的厌氧池改造成为一组曝气池，原有的曝气池改造为了二组曝气池。由于两段二组曝气池工艺曝气池高程和水位不同，因此用现有的鼓风机系统供风压力也不同。为使一组曝气池和二组曝气池池能实现单独供风，前期将 4 台鼓风机用一台阀门进行切断，实现其中 2 台风机供一套曝气系统的供风设置。但在实际的使用过程中，由于前端曝气池水深达到 7.8 米，鼓风机在实际开启后压力升高，接近喘振区，不仅无法提升风量，而且给鼓风机安全运行带来影响。2.2 现有鼓风机功率大，供风成本高根据生活污水处理设计方案，前段一组曝气池所需曝气风量目前仅需 17000 立方/小时（按目前的处理量 13 万/日，气水比 3 测算），如果对照鼓风机功率，仅需增加两套385KW 的鼓风机即可(其单台最大供风量为9000 立方米/小时，且为高压风机，出口风压 0.115Mpa)。这与当前使用的 1550KW 大功率风机所需要的电耗相差近一倍，鼓风能耗较高。2.3 借用三期鼓风机供风使三期曝气池供风波动大为达到运行所需的正常压力，只能采用三期鼓风机供风，导致三期曝气池供风波动大，鼓风成本不能单独核算等实际问题。3.生活污水鼓风机系统改造3.1 改造方案3.1.1 减少厌氧池曝气区曝气头出口压力，将一组曝气池出水堰口凿低 50cm，根据总池深测算，凿低 50cm 影响总容积的 6%，停留时间缩短 6%，即使按 30 万/日设计规模测算，总停留时间减少约 0.6 小时。通过 2018 年枯水期进行此项工作，从运行情况来看，原一期2023 年第 1 期 87 CITY AND TOWN WATER SUPPLY城镇排水鼓风机不能满足一组曝气池池所需的风量。图 2一组曝气池出水堰口凿低图3.1.2 将闲置压力高的鼓风机移位改造利用泥处理均质池原设计的 2 台 385KW鼓风机和二期 1 台 1450KW 鼓风机，移位到原一期鼓风机房。表 1新采购鼓风机与利用旧鼓风机方案对比表序号对比内容重新购置移机安装1配套功率385KW 以下385KW2供风能力18000 立方米/小时风量，出口风压满足要求。风量为：18000 立方米/小时3购置费用200 万元/台04安装费用多一笔拆除费5建设周期慢，供货期 150 天快因此，从实施时间和投资费用的角度分析，用现有的旧鼓风机比较划算。安装在现有鼓风机的位置。根据电力配套等条件分析，建议拆除现有鼓风机，并在原地安装小鼓风机。拆除的鼓风机建议退回仓库保存。若重新选择位置安装，不仅需要土建施工，而且电力铺设等施工内容较多、周期较长。3.2 实施情况及费用鼓风机的拆除与运输、鼓风机进风通道改造、鼓风机出风管改造由公司自行完成，三台鼓风机保养维修、电气安装调试等由外协单位实施，此项工作在 6 月底前完成，具体项目如下表：表 2鼓风机移机改造内容表编号 项目内容1名称 HV-TURBO 鼓风机移机履行2范围HVTURBO 离心鼓风机（KA44SV-GL400型电动）1 台；HVTURBO 离心鼓风机（KA10SV-GL285 型电动）2 台，其中包括与之配套的主要设备有：鼓风机主机，出口管路系统，入口管路系统，电气柜系统；3内容自行实施以下内容：拆卸鼓风机主机及底座，拆卸鼓风机电缆控制线，拆卸鼓风机入口过滤器消音器，拆卸鼓风机扩压管，放空阀，止回阀，移走老的 KA66 鼓风机，安装鼓风机主机，出口系统，入口系统。外协单位安装指导服务；鼓风机大修服务，拆卸鼓风机主机，大修检测所有部件；电气安装指导，及调试；消音器大修，测试运行。4备件 安装地胶；大修配件包；辅材。全部安装调试完毕的外协调试保养单位的费用约 12 万元。图 3鼓风机移机改造现场图2023 年第 1 期 88 CITY AND TOWN WATER SUPPLY城镇排水3.3 效果检查按照曝气池开启小鼓风机；厌氧池开启大鼓风机，风量少时可适当由三期进行补充模式运行，增加了一、三期鼓风机备用机，同时也降低了运行能耗，与 6 月份相比能耗下降 15%，与 5 月份相比能耗下降 20%（7 月平均每日 6.83 万度，改前 6 月平均每日 8.05 万度，5 月平均每日 8.56 万度，8 月份开始由于三期生物氧化池工艺调整，无法进行比较）总体起到了节能的目的，达到了生产稳定运行的效果。4.结束语生活污水鼓风机在完成改造后，正常运行时需全部开启 3 台鼓风机，导致鼓风机房没有备用，一旦出现故障，需通过三期系统临时调用风量。为确保鼓风机的稳定运行，需考虑再增设一台备用鼓风机。生活污水鼓风机系统改造完成后，经过近几个月的运行，使生活污水两段曝气系统所需的风量及风压得到了保障，同时减少了三期生化系统运行过程中的波动，平均节省电费约 200 万元/年。参考文献:1 蔡芝斌，尤会春，谢超群阴极保护系统在绍兴污水处理厂排海管线上的应用 J中国给水排水，2014，30（4）：73 762 蔡芝斌.绍兴污水处理厂离心机系统存在的问题及解决对策 J.中国给水排水，2014，30（8）：92 953 蔡芝斌，张志峰，黄春.绍兴污水处理厂曝气系统的改造 J.中国给水排水，2006，22（2）：23 25 4 姚斌，杨立峰，蔡芝斌，等.基于节能的精确曝气系统在绍兴污水厂的应用 J.中国给水排水，2013，29（23）：146 149 5 蔡芝斌，沈尧忠，边海燕.绍兴污水处理厂（一期）自动化系统的优化与改造 J.中国给水排水，2006，22（22）：32 346 姚斌，蔡芝斌，丁媛媛，等.绍兴污水厂三期自控系统的优化和改造 J.中国给水排水，2012，28（24）：95 987 蔡芝斌，张卫峰，等.绍兴污水处理厂污泥脱水设备选型浅析J.给水排水，2010，36（10）：100 104 作者通联：图 4鼓风机移机改造前后同比用电量变化曲线图