在污水處理工藝中，曝氣環(huán)節(jié)至關(guān)重要，它為好氧微生物提供氧氣，促進其對污水中有機物的分解。正壓羅茨風機作為常用的曝氣設(shè)備，其風量和風壓的合理確定直接影響著曝氣效果、運行成本和設(shè)備使用壽命。那么，如何高效地確定曝氣時正壓羅茨風機的風量和風壓呢？

精準剖析污水處理工藝需求

明確處理規(guī)模與水質(zhì)特點

污水處理規(guī)模是確定風機參數(shù)的基礎(chǔ)。大型污水處理廠每日處理水量巨大，所需風量和風壓通常也較高；而小型污水處理站處理量小，參數(shù)選擇相對靈活。同時，水質(zhì)特點也不容忽視。不同來源的污水，如生活污水、工業(yè)廢水，其有機物含量、污染物種類和濃度差異顯著。高濃度有機污水需要更多的氧氣供微生物分解，這就要求風機提供更大的風量。例如，化工廢水含有大量難降解有機物，微生物分解時耗氧量大，相比普通生活污水，處理相同水量時，化工廢水處理所需的曝氣風量要大得多。

確定曝氣方式與目標

曝氣方式多樣，常見的有表面曝氣、鼓風曝氣等。鼓風曝氣又可根據(jù)曝氣器的不同分為微孔曝氣、穿孔管曝氣等。不同的曝氣方式對風量和風壓的要求各異。微孔曝氣器孔徑小，氣泡細小，氧利用率高，但需要較高的風壓來克服阻力；穿孔管曝氣器結(jié)構(gòu)簡單，但氧利用率相對較低，所需風壓也較小。此外，還需明確曝氣目標，如是要滿足微生物的基本代謝需求，還是要進行高強度的硝化反硝化反應(yīng)。高強度反應(yīng)需要更高的溶解氧濃度，也就意味著需要更大的風量。

科學計算風量

氣水比法

氣水比是曝氣系統(tǒng)設(shè)計中的一個重要參數(shù)，它表示每處理單位體積污水所需供給的空氣體積。不同類型的曝氣池，如接觸氧化池、活性污泥池，其氣水比有所不同。接觸氧化池的氣水比通常在15:1 - 20:1之間，活性污泥池的氣水比一般為10:1 - 15:1。在實際計算中，先確定污水處理的流量，再乘以相應(yīng)的氣水比，即可得到所需的風量。例如，一個活性污泥池的處理流量為100立方米/小時，氣水比取12:1，那么所需風量就是1200立方米/小時。不過，氣水比法是一種經(jīng)驗估算方法，實際應(yīng)用中還需結(jié)合其他因素進行調(diào)整。

需氧量法

需氧量法是更為精確的風量計算方法。它首先根據(jù)污水的進水水質(zhì)、出水水質(zhì)要求以及微生物的代謝特性，計算出污水處理過程中所需的氧氣量。然后，考慮曝氣器的氧利用率和空氣中的含氧量，將需氧量換算為所需的風量。例如，通過水質(zhì)分析和微生物生長模型計算得出某污水處理系統(tǒng)每小時需氧量為50千克，曝氣器的氧利用率為20%，空氣中氧含量為21%，那么所需風量 = 需氧量 /（氧利用率×空氣中氧含量）= 50 /（0.2×0.21）≈1190.48立方米/小時。這種方法雖然計算復(fù)雜，但能更準確地滿足污水處理對氧氣的需求。

合理確定風壓

計算曝氣池水深壓力

曝氣池的水深是影響風壓的重要因素。水越深，風機需要克服的靜水壓力就越大。根據(jù)液體壓強公式P = ρgh（其中P為壓強，ρ為液體密度，g為重力加速度，h為水深），可計算出不同水深對應(yīng)的壓力。例如，水的密度ρ = 1000千克/立方米，重力加速度g = 9.8米/秒²，若曝氣池水深為4米，則水深產(chǎn)生的壓力P = 1000×9.8×4 = 39200帕斯卡。通常，風機壓力以千帕（kPa）為單位，39200帕斯卡 = 39.2千帕。

估算管路壓力損失

管路壓力損失包括沿程壓力損失和局部壓力損失。沿程壓力損失是由于空氣在管道中流動時與管壁摩擦產(chǎn)生的，與管道的長度、管徑、流速和管壁粗糙度有關(guān)。局部壓力損失則是在管道的彎頭、三通、閥門等局部構(gòu)件處，由于氣流方向和流速的突然變化而產(chǎn)生的?？梢酝ㄟ^查閱相關(guān)手冊或使用專業(yè)軟件來估算管路壓力損失。例如，一段長度為50米、管徑為150毫米的管道，在一定的流速下，沿程壓力損失可能為2千帕；若管道中有3個彎頭，每個彎頭的局部壓力損失為0.5千帕，則總局部壓力損失為1.5千帕，管路總壓力損失為3.5千帕。

綜合考慮確定風壓

將曝氣池水深壓力和管路壓力損失相加，再考慮一定的安全余量，即可得到風機的額定風壓。安全余量一般取10% - 20%，以應(yīng)對實際運行中可能出現(xiàn)的壓力波動和阻力增加等情況。例如，曝氣池水深壓力為39.2千帕，管路壓力損失為3.5千帕，總壓力為42.7千帕，取15%的安全余量，則風機的額定風壓應(yīng)為42.7×（1 + 15%）≈49.1千帕。

結(jié)合實際情況優(yōu)化調(diào)整

現(xiàn)場測試與驗證

在初步確定風量和風壓后，應(yīng)進行現(xiàn)場測試。通過安裝流量計和壓力表，實時監(jiān)測風機的實際風量和風壓輸出，以及曝氣池中的溶解氧濃度等參數(shù)。根據(jù)測試結(jié)果，對比設(shè)計要求，判斷風機參數(shù)是否合理。如果溶解氧濃度不達標，可能需要增加風量；如果風機運行壓力過高，可能存在管路堵塞或設(shè)計不合理的問題，需要進行相應(yīng)的調(diào)整。

考慮長期運行與節(jié)能

在滿足污水處理要求的前提下，應(yīng)盡量選擇節(jié)能型風機，并合理調(diào)整風量和風壓，以降低運行成本。例如，采用變頻調(diào)速技術(shù)，根據(jù)實際處理負荷和水質(zhì)變化，自動調(diào)節(jié)風機的轉(zhuǎn)速，從而改變風量和風壓。當處理負荷較低時，降低風機轉(zhuǎn)速，減少能耗；當處理負荷增加或水質(zhì)惡化時，提高風機轉(zhuǎn)速，保證曝氣效果。

高效確定曝氣時正壓羅茨風機的風量和風壓需要綜合考慮污水處理工藝需求、科學計算、合理估算以及結(jié)合實際情況進行優(yōu)化調(diào)整。只有這樣，才能確保曝氣系統(tǒng)的穩(wěn)定運行，提高污水處理效率，降低運行成本。