A2O工艺搅拌器节能改造研究

226 it^n 2013年第7期A20工艺搅拌器节能改造研究程晶(福建海峡环保有限公司福州)摘要:以福州市洋里污水处理厂A20工艺节能改造为例,利用推力和F/P1对潜水搅拌器进行选型比较,并通过生命周期成本分析为A20工艺搅拌器的选择提供了节能配置方案。关键词:搅拌器选型推力生命周期成本节能随着城镇污水处理厂污染物排放标准的逐步提高,具有脱 格厌(缺)氧池,采用进口高转速小桨叶搅拌器共32台,搅拌器氮除磷功能的A20工艺成为污水处理厂技术选择的主要工艺。为全天候24小时连续运行。据统计,厌缺氧段搅拌动力消耗约在A20工艺厌(缺)氧池中,为保证污水、污泥在池内的均匀混 为145万度电/年,占A20工艺正常运行能耗的20%左右,能耗合,搅拌器是核心工艺设备。笔者试通过福州市洋里污水处理厂 投入较大。另外由于沿途厂外管网设有粉碎性格栅的提升泵站,A20工艺改造应用案例探讨搅拌器选择节能配置方案。 污水中纤维状垃圾、絮状物含量多,易造成小桨叶搅拌器叶轮、,^ 起吊装置纤维缠绕,搅拌器的维护检修量大,故障率较高。据不一_.疏J匕叉一、、完全统计,2010-2012年共发生泄露、密封环脱落、叶轮或轴承磨福州市洋里污水处理厂二期工程于2007年建成投产,采用损等故障77台次,高速搅拌器故障类型与频率分布见图1。A20工艺,处理规模为10万吨/日。A20池共分为2组,每组设6一 v一、彳见掉益逸型分析导杆固定问题1 1、国内搅拌设备选型依据1%1 叶轮断裂或磨损 在污水处理厂设计中,搅拌器的选择通常考虑的因素是能电1故P早、14%1 量密度(W/m3)和整体流速(m/sMt为选型的依据[1],但随着污$市政行业搜拌设备产品的日渐推层出新,新的高效的搅拌系I ■已经出现,2007年颁布了《废水和类似应用中潜水搅拌器测a标准KIS021630),新标准认定推力F为潜水搅拌器的基本输出\ '性能参数[2],而能量密度标准转而用来表示最大能耗,F/P1值\ / 垃灘绕.异常振动sdMA/ 34%(即额定推力与耗用功率的比值)是反映搅拌器效果的主要参数-轴承^^^^ 目*5碰細白勺$昆浦J半iS紐胃難擺夕卜,錢補m 速推进器、立式涡轮搅拌器、立式桨叶搅拌器等,近年来逐步得图1高速搅拌器故障分析图 半Hi〒胃几何中心,其应用技术应与土建设计一并考虑,不适用于改造工 3050 o ‘ U—— 程,.因此以下主要对潜水高速搅拌器与低速推进器进行选型分析《七:::===================jI 2、利用所需推力与F/P1值选型方案比较 II850I850I900| 在水池中克服总系统损失,其中包括墙壁的摩擦、转角阻~!ti—T 力、池内障碍物阻力等,形成一定的平流流速,所需的动量源就!§! |!jv.\\^。. 是所需推力。在国内以所需推力值作为搅拌器的选型依据,已有j ‘ 大量的工程应用并且效果良好ph笔者拟利用所需推力的理论§!§| ~}|1391 进行厌(缺)氧池的选型。,j‘{7eS“~1 该污水处理厂每组A20池设6个厌(缺)氧格,尺寸为16mxji|— ijU^_! __1 14mx7m;混合容枳1344m3,有两种达到相同额定推力值的不同j 类型搅拌器选型方案.具体如表2所示3!!i -i- 通过以上方案对比可见,在达到相同额定推力的高速搅拌器与低速推进器两种方案中,采用大叶片、低转速推进器功率密图I低速推进器安装布置图工艺管理 227度仅为3.2W/m2,F/Pl值为0.59N/W,A方案较B方案搅拌效率三、低速推进器替代高速搅拌器节能改造 ::根据现场厌(缺)氧池型尺寸,节能改造选择混合条件要求 ,高的A3格进行试点。低速推进器采用池-边斜角安装方式,在i方形池内在直角沿伸45°角搭设等边三角起吊平台,无需其它土建改造,实施条件便利。同时低速賺器的搅拌效果考虑上应满^H|p‘ /^pn足使厌缺氧池的入流与其中的介质均匀接触、防止短流以及防止沉淀三种作用,通过混合空间尺寸、污泥浓度等现场条件的分析,选取配置1台ITT飞力SR4430型潜水推流器代替原有的3|^H■B台高速搅拌器。具体改造详臓1。 HtLBi四、改造效果评价 ?2髓_賺棚1200r以下从混合效果、设备维护维修、动力消耗、生命周期成本 1 ,95分析几方面进行两种搅拌器配置方案的综合评价。 1Q(M)“口年度成本(维修)1、混合效果 _800-咖为获取两种搅拌器配置方案实际混合效果数据,对同一工|S600- 780况下的两个厌(缺)氧格进行不同点位不同断面现场流速测试.g流速测定采用南京水利研究所生产的LS-1206B型旋桨式便携_400“_Ww流速测定仪,流速情况见表3所示。 200- 通过现场流速分析,节能改造后的A3格沿水深断面上的流 0 165 , 216 速基本呈上升趋势,各断面平均流速范围0.18-0.23m/S,较原配 A B?f.HAO4r々HC:□!+!、亡、Tfe正古Ii rtAi4Sl\|TLTm+Z、-、口、B么 图3两种不同类型挽汁.器的生命周期成本比较置的A3格断面反映流速更局。从状得的数据以及现场;5泥混合反映的效果来看,改造后的A方案整体混合效果与改造前的B方案相当或略优。 表2两种不同类型搅拌器的效率比较2、设备维护维修 由于大桨叶的叶片具有良好自洁性能,纤维物不易缠绕,设 _力^备未出现泄漏、叶轮磨损等故障,更适用于污水中纤维物含量较 方mwmm& 度^F/Pl高的工况。低速推进器运转可靠性提高,维护方便,维护维修成 $f/Nft/W(w.m-3)(n.W-,)本降低。低速推流器维护情况见图2所示。 3、动力消耗 每格4.3kw推进器!43关于两种配置方案能耗情况,据现场设备能耗测试,A3格 台,叶轮直径为253() 32059推进器节能方案所需能耗为1.39kw/h,较原有搅拌器配置方案节 A2.5m,32r/min103电达88%,节能效果显著,一个厌缺氧池每年可节约电量8.78万 度’能耗分析如表4所示。 “每格2fMkw勝—――—4、生命周期成本的计胃 器、1&5.5kw勝 13.5以福州市洋里污水处理厂二期工程10万吨规模A20厌缺B? 2650 10.00.20°器,叶轮直径为 xin3氧池的A、B两种搅拌器方案为例,其生命周期成本按下列参数 7(Khmn,475r/min计算:电价为0.65元/(kwh);设备运行年限10年;运行时间为 8000h/a。生命周期成本=初始成本+年度成本现值+出清成本现 万元平均每年运行电费节约68万元,此外由于设备可靠性提值。生命周期成本为期初净现值,初始成本考虑设备的采购费用 高和故障率降低,维护维修成本也有所下降。因此从整个生命周及局部改造费用,年度成本考虑设备的耗用电费、维护维修费,期成本的分析,采用低速推进器代替搅拌器的改造节能效果显出清成本iS为零。计算结果见图3。 著,经济效果可观。由生命周期成本的对比可见,B方案比A方案LCC成本高2.6倍,其中年度电能消耗的费用A方案较B方案节约了684.8 &、228 it^n 2013年第7期表3甜6擗勺池A3格不同点位、不同断面的流速表 在对洋里污水厂二期工程实施节能改造的案例中,以推力 设计代替传统功率密度设计的出发点,利用新一代低速推进器~||监测点流速(m/s)流速| 替代高速搅拌器进行节能改造,实现对A20工艺厌(缺)氧池的方水深^|||范围 高效混合均质,总结以下几点结论:案(m)1#2#3#4#平均(m/s ①利用所需推力进行搅拌设备精确选型是可靠的,在方形 ) 水池中选用大叶片、低转速推进器的效率明显得高,混合效果0.50.190.110.220.180.18 佳。1.50.210.170.230.190.20 ②低速推进器具有良好自洁性能,适用污水纤维物含量较2.50.170.110.290.170.190.18- 高的工况,其设备维护维修成本明显下降,设备运转良好。A3.50.180.160.250.210.200.23 ③低速推进器代替局速搅拌器改造,节电率达88%,节能改ac;n99n1rn9Rn91n91 木1百0— : : : : :~ ④通过比较两种搅拌器配置方案的生命周期成本分析,可5.50.290.160.250.230.23 优选生命周期成本低的搅拌器,为今后类似工艺选型或改造提0. 50.190.140.150.180.17 供解决方案。1. 50.150.190.130.160.16参考文献:B2.50.120.160.080.120.120.12- [1]高俊发、王社平主编,污水处理厂工艺设计手册,化学工3.50.150.140.110.120.130.17 业出版社,2003450.150.210.090.110.14 [2]IS021630:2007,Pumps-Testing-SubmersibleMixersfor5.50.090.170.090.110.12 WastewaterandSimilarApplications[S].表4两种搅拌器配置方案能耗比较 [3]林燕.利用推力和F/P1值对潜水搅拌器进行精确选型. 中囯给水排水,2008,24(16):48-50.方案 A(节能改造)B(原方案)电流/A 4.2 364功率/(kw-h) 1.39 11.42耗电量/(kwh/a)1^2xlo4lOOxlO4(上接第199页)条遇水会卷曲而失去密封作用,在波动风荷载下易发生溅水现 减少1/2的通过门窗框而散失的热量;而在炎炎夏季,带有隔热象;本工程使用使用了硅化毛条。推拉窗滑道上的排水孔加工遵 条的门窗框能够最大程度地阻挡来自室外的炙热气流,使用空循内扇外孔、外扇内孔的原则,以保证门窗的密封性能,尤其是 调后,可以相对地减少空调能量的损耗,同时减少了由于空调和下横毛条水平朝向的推拉窗。 暖气产生的环境辐射,真正地节能环保;节能效果明显,值得推(4)在雨水可能侵入的边框上使用铆钌固定锚固铁片的门 广和应用。窗,锚固前在开孔上涂中性密封胶,可防止渗水和电化学腐蚀的 4、绿色建材,循环经济。断桥铝门窗在生产过程中不仅不会产生。 产生有害物资,所有材料均可回收循环再利用,属绿色建材环保(5)所有外露铝合金型材均进行表面烤漆处理,施工时严格 产品,符合人类可持续发展。要求执行。所用的连接件具有一定的强度外,所有钢制配件、零 参考文献:部件均应进行与其性能和位置相宜的防护处理,同时也具有足 [1]涂逢祥王庆一,建筑节能一中囯节能战略的必然选择,够的耐腐蚀性能。不同材质材料相接触之处加设绝缘垫片,以防 《中囯建设报》2005.06.16。止点化腐蚀。 [2]雷仙媛,浅谈L0W-E玻璃的使用技巧,《门窗》2012年(6)工艺上保证所有连接件所需工艺孔等加工部位均在工 09期。厂加工好,然后再进行热湿镀锌处理,镀锌前再进行喷砂处理。 [3]张京玲王文彪,Low-E玻璃选型及在节能建筑中的应用,中囯建材科技,2010年S2期五、实施效果 ⑷结合实际科学推进建筑节能工作,墙材革新与建筑节能,1999年02期1、采用隔热断桥铝合金型材,其热传导系数为1.8W/m、k, [5]李泉王玉连,节能住宅建筑的现状与对策,墙材革新与大大低于普通铝合金型材140?170W/m2?k;采用中空玻璃结构,建筑节能,2001年03期其热传导系数为3.32W/m、k,大大低于普通铝合金型材6.69? [6]梁霄王晶晶,浅谈建筑节能,土木建筑学术文库丨第136.84W/m、k,有效地降低了从门窗传导进入室内的热量; 卷2010年2、本工程采用22毫米厚的中空玻璃结构和隔热断桥铝型 作者简介材2腔结构,能够有效降低声波的共振效应,阻止声音的传递, 徐瑞青,男,1975年生,中囯新兴建设开发总公司一公司副可以降低噪音43dB。 总经理。联系地址=100071北京市丰台区东大街56号。3、在冬季的寒冷天气里,带有隔热条的断桥铝门窗框,能够