污水處理設(shè)備的合理選型，是每一個設(shè)計人員需要掌握的知識。作為輸送提升的核心設(shè)備，鼓風(fēng)機在水處理項目中無處不在。風(fēng)機的原理多樣，種類繁多，而且還在不斷地發(fā)展創(chuàng)新，不同的應(yīng)用場合，泵的使用方法也各有差異。在城市污水處理廠，鼓風(fēng)曝氣所占的能耗占到總能耗的一半左右，選擇合適的曝氣風(fēng)機在節(jié)約運行成本中占著至關(guān)重要的作用。
如何選擇污水處理鼓風(fēng)機？
1、風(fēng)機的原理與分類
在專業(yè)定義上，風(fēng)機是指將原動機的機械能轉(zhuǎn)換成流體的壓力能和動能，從而實現(xiàn)流體定向輸運的動力設(shè)備。在使用時常按用途來進行命名，比如潛污風(fēng)機、污泥風(fēng)機、計量風(fēng)機等，工作原理各有不同。按工作原理可以分類如下：
1. 葉片式風(fēng)機
葉片式風(fēng)機包括離心風(fēng)機(單級、多級)，軸流風(fēng)機，混流風(fēng)機，旋渦風(fēng)機等。
離心風(fēng)機-利用旋轉(zhuǎn)葉輪帶動流體一起旋轉(zhuǎn)，借離心力的作用，使流體的壓力能和動能得到增加。
軸流風(fēng)機-利用葉輪上的翼型葉片在流體旋轉(zhuǎn)所產(chǎn)生的升力使流體的能量增加。
混流風(fēng)機-介于離心風(fēng)機和軸流風(fēng)機之間，部分利用了離心力，部分利用了升力。
2.容積式泵
容積式泵包括往復(fù)泵(活塞、柱塞、隔膜)，回轉(zhuǎn)泵(齒輪、螺桿、滑片等)
往復(fù)式泵-利用工作容積周期性的改變來輸送流體，并提高其壓力，包括活塞式、柱塞式和隔膜式三類。
回轉(zhuǎn)式泵-利用一對或幾個特殊形狀的回轉(zhuǎn)體，如齒輪、螺桿或其他形狀的轉(zhuǎn)子在殼體內(nèi)作旋轉(zhuǎn)運動來輸送流體并提高其壓力。
3.其他類型風(fēng)機或泵
葉片式泵和容積式泵基本包括了所有常用的泵的類型，還有一些其他類型的泵，比如：
水環(huán)式真空泵-水環(huán)式真空泵在啟動前注入一定水作為工作液體，靠星形葉輪的旋轉(zhuǎn)，形成封閉水環(huán)，葉輪與水環(huán)之間形成周期性擴大與減小的空間，形成負(fù)壓，吸入氣體并排出，達(dá)到抽真空的目的。
噴射泵-利用高速射流的抽吸作用來抽吸并輸送液體，可以起到抽真空的作用。
2、風(fēng)機的主要性能參數(shù)
1）流量與揚程
風(fēng)機在單位時間內(nèi)輸送的流體量稱為流量，風(fēng)機的流量一般指體積流量，用q表示。單位重力作用下的液體通過泵后所獲得的能量增加值，稱為揚程，用H表示，單位為m。
在選型時，流量與揚程是由設(shè)計人員根據(jù)工藝計算結(jié)果給出的核心參數(shù)，是一個固定值。對于水泵自身性能而言，流量與揚程往往是一個區(qū)間內(nèi)的對應(yīng)關(guān)系，是一個范圍。在選型時，兩者互相影響，理想的選型是工藝參數(shù)需要的固定值落在水泵性能曲線的高效率點，在有偏差時，要綜合評估偏差可能帶來的不利影響，權(quán)衡后確定選型結(jié)果。
2）軸功率與效率
風(fēng)機在運行時原動機傳遞到泵轉(zhuǎn)軸上的功率稱為軸功率，用P表示，單位為kw。單位時間內(nèi)通過泵的流體所獲得的功率稱為有效功率，用Pe表示。泵的效率為有效功率與軸功率之比，即η=Pe/P。
風(fēng)機的效率與泵本身的設(shè)計水平、機械加工水平等有關(guān)，效率的高低直接影響能耗，同時風(fēng)機有各自的高效率區(qū)間，選型時需要落在這個區(qū)間，以降低能耗。
3）轉(zhuǎn)速
風(fēng)機軸每分鐘的轉(zhuǎn)數(shù)，稱為轉(zhuǎn)速，用n表示，單位為r/min。
轉(zhuǎn)速一般與電機的標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)速對應(yīng)，可通過變頻器對電機轉(zhuǎn)速進行調(diào)整，水泵性能曲線也對應(yīng)變化。在實際流量揚程變化時，通過變頻來調(diào)節(jié)可以達(dá)到很好的節(jié)能效果。
4）汽蝕與汽蝕余量
汽蝕指水泵運行中，因為某些原因使得泵內(nèi)局部壓力降低到水的汽化壓力時，水會產(chǎn)生汽化而形成氣液流，到達(dá)高壓區(qū)后氣泡受到擠壓破滅重新凝結(jié)成水，在這個過程中會產(chǎn)生很高的水錘壓力，使材料收到侵蝕和破壞。汽蝕現(xiàn)象主要是針對葉片泵而言，是在泵的選型設(shè)計中必須避免的現(xiàn)象。汽蝕的產(chǎn)生與泵的性能有關(guān)，也與泵的吸口裝置的設(shè)計有關(guān)。
汽蝕余量指泵入口處液體所具有的總水頭與液體汽化時的壓力頭之差，單位用米(水柱)標(biāo)注，用NPSH(Net Positive Suction Head)表示。在葉片泵的性能參數(shù)中，廠家一般會提供允許汽蝕余量供設(shè)計人員在選型設(shè)計時使用，汽蝕余量的參數(shù)說明如下：
NPSHc—臨界汽蝕余量，由汽蝕試驗求得；
[NPSH]—允許汽蝕余量，是保證泵不發(fā)生汽蝕的汽蝕余量，通常取[NPSH]=(1.1~1.5)NPSHc或[NPSH]=NPSHc+K(一般取K=0.3)。
汽蝕余量主要影響安裝條件，允許汽蝕余量越小，意味著可承擔(dān)的泵前負(fù)壓越大，水泵的性能越好。
3、風(fēng)機的選型過程
1）確認(rèn)使用條件
在風(fēng)機的選型時，首先需要確認(rèn)使用的基本條件，包括：
a.輸送介質(zhì)的物理化學(xué)性能
影響風(fēng)機的性能、材料和結(jié)構(gòu)。包括：介質(zhì)特性(如腐蝕性、磨蝕性、毒性等)、固體顆粒含量及顆粒大小、密度、黏度、汽化壓力等。
b.選型參數(shù)
流量、揚程、溫度、裝置汽蝕余量、操作狀態(tài)。
c.現(xiàn)場條件
風(fēng)機的安裝位置、環(huán)境溫度、相對濕度、大氣壓力、大氣腐蝕狀況及危險區(qū)域劃分等級等。
2）選擇泵的類型
水處理中根據(jù)用途的不同需要選擇對應(yīng)的合適類型：
a.進水的提升
在廢水的進水中雜質(zhì)往往較多，一般選擇抗堵塞的離心泵。中小規(guī)模水量時，常用的為潛污泵。在方便設(shè)置泵房時，可采用 干式無堵塞排污泵。在大型規(guī)模項目，一般采用干式安裝的大型污水泵，以方便檢修。
在工業(yè)廢水處理項目中，進水纏繞物雜質(zhì)少時，經(jīng)常根據(jù)需求選用自吸泵等。
進水提水泵在允許時，建議盡量選擇質(zhì)量優(yōu)秀的產(chǎn)品，可以大大減少日常運行維護中的麻煩，保證系統(tǒng)的正常運轉(zhuǎn)。
b.中間提升及尾水排放
中間提升及尾水排放時，廢水中的雜質(zhì)特別是纏繞性雜質(zhì)非常少，在水泵的選型上范圍大很多，基本常規(guī)的輸送污水的泵都能使用。在尾水水質(zhì)較好時，排放和回用泵可考慮選擇清水泵，泵的效率一般較污水泵高，成本也較低。
c.有自吸需求
有自吸需求時可選用自吸泵、轉(zhuǎn)子泵。根據(jù)需求可配套真空泵。
d.污泥的輸送
初沉污泥：污泥懸浮物濃度高、雜物較多，一般采用螺桿泵，需要時配套破碎機。
二沉池污泥及污泥回流：污泥含水率高，特性與水類似，一般選用潛污泵、混流泵或軸流泵，內(nèi)回流需要揚程低，可選用穿墻泵。
化學(xué)污泥：根據(jù)污泥情況可選擇無堵塞排污泵、螺桿泵。
濃縮后污泥：一般選擇螺桿泵，也可選擇隔膜泵。
脫水后污泥：脫水后污泥的管道輸送需要揚程高，可選擇柱塞泵。
e.藥劑投加
小流量的藥劑投加一般選擇計量泵，PAM的投加可選擇螺桿泵。
大流量的藥劑投加可選擇耐腐蝕泵等。
3）確定泵的型號
在類型確定后，再根據(jù)泵的性能曲線選擇合適的型號：
a.查系列型譜圖，選擇泵的額定工作點落在泵的高效工作區(qū)內(nèi)，校核泵的汽蝕余量是否符合要求。
b.校核泵的材質(zhì)、密封等是否能滿足輸送介質(zhì)要求。
c.校核安裝檢修條件是否滿足單體設(shè)計的要求。
當(dāng)有兩種以上規(guī)格符合條件時，選擇綜合指標(biāo)高的設(shè)備：效率(高)、重量(低)和價格(低)。
