近年来，各地污水厂可能面临一个普遍头疼的问题，那就是电价在上涨，普遍的电价上升了0.1~0.2元/度，污水处理⾏业一直是一个高耗能的企业，特别是采用好氧污泥法的生化池好氧段的曝⽓过程消耗的电力在整个污水厂中电能消耗占比是最多的。在电力成本的这样上涨的情况下，污水厂必须采用合理的方式对重点耗电鼓风曝气系统进行节能改造或控制，才能应对电力价格不断上涨对污水厂运行造成的经济压力。
 

　　当前有很多企业或者公司，以污水厂能源管理的模式为污水厂提供节能降耗的技术服务，这需要污水厂付出相应的技术服务费用。不论采用第三方公司还是污水厂自己开发能源管理来说，污水厂需要在节能降耗上，特别是针对鼓风曝气系统的节能降耗要进行相应的策略管理，不论从方案审查还是设备选型，都需要有一整套的流程来帮助污水厂完成这些工作，本文将围绕污水厂针对鼓风机的节能降耗的方案进行讨论。
 

　　对于污水厂的管理人员来说，首先需要明确的是任何涉及污水厂内资金的⽀出的项⽬都需要计算投资回报，根据投资回报的情况来判断这个项目是否值得推进。现在的电费上涨的局势表明了污水厂的能源成本在上升，因此在污水厂内节能降耗的项目的投资回报率计算明显比电费上涨前有很大的提高。这一点可以帮助于污水厂的管理人员加大高耗能的设备改造投入，比如鼓风曝气设备等。
 

　　为了提高污水厂内有限的资金使用和更快的收回投资成本，污水厂可以从以下几个方面进行考虑：
 

　　1、 了解成本变化情况。
 

　　在污水厂中，对于高耗能的设备任何改进都需要投入费用，而这个投入的费用得到回报或者收益的关键是尽快收回成本。准确了解电能成本上涨了多少以及上涨对成本有何影响⾮常重要。由于曝⽓系统是污水处理⼚中最⼤的能耗组成，因此对曝气系统的改善可以实现最⼤的节能降耗。
 

　　做出污水厂的资金投入的决定的最有力的证据，是提供可靠的改造前后电能的节省数据，通过电能节省的数量，可以很方便的计算出投入的改造费用回收时间。实现这个准确的数据的首先是对原有鼓风机进行耗电量进⾏统计和计量，消耗的电量通常很容易确定，建议使⽤适合任务的仪器来测量参数，例如⿎⻛机的输出电流和鼓风机的电压来计算。尽量不要使用旧⿎⻛机电控柜上的电流电压表来简单计算，因为这些仪表使用年代较长，可能已经失效，最好使⽤外部的仪表验证实际的耗电量。有了准确的原有旧鼓风机的耗电数据，就可以做出投资的理由。根据现在电价或未来⼏年的预测电价，或者通过采用新鼓风机的耗电量，就可以简单计算收回投资所需的时间将⼤⼤缩短。
 

　　2、最大限度地提高潜在的节省成本
 

　　曝⽓过程的耗电占污水处理⼚总体的耗电量的50-80%，在污水厂也可能有许多其他的设备的节能降耗的⽐例可以较⾼，但因为它们在污水厂内耗电比例较小，因此总体节约量很⼩，也就不作为优先考虑的节能降耗措施。
 

　　对于曝气系统的改造，污水厂也要首先评估污水厂内曝气系统整体的情况，并根据整体情况进行相应的调整：
 

　　比如曝气池的溶解氧总是比较低，需要检查曝气池的曝⽓设备，以确保其正常⼯作，因为曝气设备的良好性能对溶解氧产⽣重⼤影响。
 

　　如果出现曝气池里曝气翻大花，以及曝气不均匀的问题，那就必须先解决曝气头的局部脱落的问题。有条件的污水厂，可以对曝气风机鼓风压力随着时间的变化进行监控，有助于污水厂运行人员了解曝气装置的堵塞情况。但是也要注意的是，更换曝气装置或机械曝⽓器等组件一般需要投入巨大，甚至需要放空，因此这是⼀项重⼤任务，可能会对⼯艺运⾏产⽣严重的影响。污水厂针对这种大型的改造通常与其他大型的⼀起进⾏，比如扩建，改建等，或者在曝⽓系统即将达到使⽤寿命时进⾏。
 

　　3、混合搭配
 

　　对于更新污水厂的鼓风系统来说，选择合理的资金投入和使用更具有现实意义，污水厂缺乏足够的资金，一次性全部更换，采用灵活的更新策略，可以在满足污水厂工艺运行条件下，实现节能降耗，达成成本的节约的目的。虽然许多污水厂认为资金申请难度大，一次性申请足够的资金，将所有旧式⿎⻛机全部更换为新的风机，但以分步分阶段过程完成具有实际的可操作性。污水厂的技术人员，可以计算最低的曝气风量，根据这个最低的曝气风量，在污水厂内保持⾜够的曝气风机来满⾜生物池的好氧过程的基本溶解氧需求，根据这个计算，更新一到两台新的曝气风机，并保持这些风机能连续稳定运⾏，⽽因为资金不足的不能直接更换的旧的、效率较低的鼓风机可以在进水负荷增高需要更高的风量时使⽤，这样新旧搭配可以节约一次性的资金投入，也可以实现节能降耗的目的。
 

　　4、新型设备的集成化减少施工时间
 

　　对于污水厂来说，确定了更新鼓风机后，要尽快执行，因为完成更新鼓风机项目的所需的时间越少，电耗节省就越快进入到日常能源消耗的管理中。在采用新的鼓风机(空气悬浮、磁悬浮等)，这些风机的控制和设备部分一般都会集装到箱体里，这类型的⿎⻛机的安装不需要额外的设备基础的要求，只需根据箱体大小和重量等进行最少的⼟建改造施⼯。这种采用控制和设备部分集装到箱体里的⿎⻛机可以⽤作替换现有陈旧的旧鼓风机的永久的解决⽅案，也可以⽤作在污水厂升级或者扩容的临时改造期间的短期的解决⽅案(比如未来采用更大或者更小型号的风机，或者更低能耗的鼓风机类型等)。作为临时改造方案，它的优势是还可以⽤在使⽤寿命内移装到另⼀个污水厂的位置，从⽽最⼤限度地提⾼两个污水厂的效率优势和有效的节约成本。
 

　　如果选择基于⾼速技术的现代⿎⻛机，集装到箱体的设备结构已经是通用的设备做法，并且采用了更先进的降噪技术以及无轴承之间的摩擦噪音后，新技术的鼓风机向周围环境排放的噪⾳也大大小于原有采用机械滚动传动的风机。
 

　　5、分步过程
 

　　污水厂即使最终的目标是最终更换所有⿎⻛机，把整个更换过程分成更⼩的步骤是更容易操作的。制定分步骤进行的更新方案，对于污水厂的设备成本预算控制更为合理，也更容易从上级或者主管部门申请出来，这些预算可以从运营费用中进行合理的划分和支出。由于通过新设备的安装运行，对运⾏成本节省有巨⼤的潜能，污水厂管理人员应尽力说服作为运营成本预算的控制方，帮助他们意识到可以实现的收益，并支出合理的资⾦来启动项⽬。
 

　　一般来说每个⿎⻛机更新改造项⽬，首先考虑的是供气量的充沛保障，但是新的设备往往可以使用更低的功率来提供原有的供气量，因此新的设备一般需要重新更改电⽓装置、重新布线或更新控制装置，以及调整进出风的管道以适应新鼓风机风道布局。这些准备⼯作可以在作为备用的旧⿎⻛机的机位上进⾏。全部的⿎⻛机更换可以分成多个周期，整个采购过程可以在⼏年内完成，这样可以在污水厂基本的资金保障的同时，实现设备的更新更换。
 

　　6、缩小规模
 

　　在污水厂的实际运行中，许多污水处理⼚的运行人员会发现，对于生化池实际所需的氧气量来说，鼓风机的设备提供的风量都会比较大，导致好氧池曝气末端的溶解氧非常高，这种情况从设计角度来说是很正常的，因为设计⼈员预计在现场设备的使⽤寿命期间，污水厂的服务区域内的⼈⼝数会增⻓，污水处理厂接纳更多的人排出的污水，对生物处理⼯艺效率需要提升，也就是需要更多的空⽓，因此设计人员都会采用更大的风机来保障未来的运行，但是对运行初期负荷不满的时间，或者进水水质和设计相比相差很低，这就会显得曝气量过大，导致生物过程非常难以控制。
 

　　我们知道生物除磷脱氮对于曝⽓过程中溶解氧的控制是非常严格，由此设计采用的⼤流量功率的⿎⻛机对除磷脱氮造成很大的负面影响，包括曝气末端的溶解氧控制，增加的碳源投加量等。因此在实际的运行中相反，可以使⽤更⼩、更⾼效的鼓风机来更好地满⾜⼯艺需求，⽽不会产⽣过多的能源消耗。这个需要污水厂运行人员根据现场进行调控，如果鼓风机房内部的空间容许，可以从添加⼀台⼩功率/流量的⿎⻛机或将⼀台⼤⿎⻛机换成⼀台较⼩的⿎⻛机开始。通常可以完成这样的操作，以便保留⾜够的风机鼓风量以确保出水指标的稳定达标。否则可以考虑现场增加小型箱式鼓风机设备。
 

　　7、扩大规模
 

　　当然也有这种情况污水厂的曝气系统由许多较⼩的高能耗的⿎⻛机组成，这些⿎⻛机需要更多的开启，并设定复杂的搭配⼯作程序以满⾜曝⽓过程的对溶解氧需求。在这种情况下，⽤⼀个更⾼效的大型的鼓风机替换两个或更多的的小风机，这对降低运营成本有非常大的帮助，特别是采用了高效低耗的新型风机类型，可以把机械和安装的资本⽀出降低到最低。
 

　　需要注意的是，单纯采用较⼤的⿎⻛机对于夜间低流量状态来说就可能比较大了，因此保留一定数量的传统⼩型⿎⻛机，可以实现更加灵活的风量调控。传统⿎⻛机的较低效率不会产⽣很⼤的影响，因为在整个运行期间，较低流量的风机所占鼓风曝气系统的总体能耗以及功率都较⼩。最为关键的是，通过使⽤新的鼓风机作为常用的运行机，可以通过节省的电耗成本更快地回收初始投资。
 

　　8、管道工程
 

　　采用更新的技术的⾼速⿎⻛机通常⽐传统⿎⻛机体积更⼩，在通用的标准前提下，进出风的管路通常可以连接到现有的曝⽓管道上，这可以最⼤限度地减少⼟建和材料⽅⾯的维修改造成本以及完成工程所需的总时间。
 

　　污水厂应当主动通过与经验丰富的设计和安装团队及鼓风机厂家技术人员进行合作，可以在不影响新鼓风机的性能的情况下充分利⽤现有基础设施，从而有效地节省安装成本。
 

　　9、控制
 

　　为了实现最佳的投资回报，重要的是要通过⿎⻛机的控制程序，实现最优化的鼓风曝气的控制。作为鼓风机系统更新改造的⼀部分，将对鼓风曝气的风量控制的程序和功效进⾏现场的核验，以及结合现场工艺运行对其进⾏优化，以充分利⽤更新后的鼓风机的功率并降低曝⽓过程的运营成本。可以考虑⽤⼀个PLC子站收集⿎⻛机曝气系统(包括更换的新鼓风机和保留的传统⿎⻛机)的数据，并设计合理的控制程序，更能有效地实现节能降耗的运行。
 

　　总结
 

　　随着污水厂内的电耗成本持续上升，通过提⾼⿎⻛曝气系统的效率所节省的成本将使初始投资⽐以前更快地收回。而且当实现投资回收后，在鼓风机的生命周期内的未来⼏年持续节省电耗成本，这样可以给污水厂节省更多的资金，并能把这部分资金能够改善污水厂内其他环节，从而使污水⼚能够满⾜各种监管发展的需求。
 

　　本文对污水厂如何从节能降耗的角度改造鼓风曝气系统概述了⼀些策略，希望能为污水厂的管理人员提供⼀些的思路。但是每个污水处理⼚都是具有各自的运行特点，这需要在改造过程中，首先进⾏设备效能和工艺运行影响的评估以找到真正的节能降耗措施。而这些需要专业的团队来进行，因此比较合理的措施是选择在污水行业内具有专业技术的公司和团体，对污水厂进行全面的调研，特别是对最有节省价值和意义的部分进⾏分析和规划，制定更符合污水厂实际的节能降耗措施。
 

　　比如带有磁悬浮、空气悬浮之类的新技术的旧鼓风机因为轴承不直接接触不会产⽣机械磨损，因此不需要在长期作为备用机停用的情况下定期开启来保持轴承的良好。这就可以让这些旧鼓风机将保持静⽌，如果旧鼓风机是罗茨风机，轴承长时间放置可能导致损坏，作为备用风机较短的运⾏时间也将延⻓罗茨风机的经济寿命，从⽽降低维护费⽤和保养投入。这种部分更新的措施可实现在最小资金投入下的最⼤限度地节省能源消耗，由于投入低资金回收的时间也是最短的。
 

　　原标题：污水厂节能降耗的鼓风机改造策略（上）(下)