污水厂节能核心关键：曝气器能耗对比与趋势分析

污水厂节能核心关键：曝气器能耗对比与趋势分析

曝气系统——污水厂的“电老虎”，能耗占比高达50-75%！然而，许多企业在曝气器选型和设计时往往不够重视，导致看似微小的差异，却带来巨大的能耗鸿沟，动辄20%以上。

曝气器能耗高低，不仅取决于氧利用率，阻力同样关键却常被忽视。本文将结合这两大要素，综合对比分析旋流曝气器与微孔曝气器的能耗。

思路亦适用于同类型产品的比较。抛砖引玉，为您的设备选型提供有价值的参考。

 

一、能耗要素PK

1.污水氧利用率：

（1）微孔曝气器：清水条件下氧利用率较高（管式18-28%，盘式22-40%）。但在污水中，由于水体黏稠度高、气泡扩散阻力增大、小气泡易聚并成大气泡，氧利用率会显著下降至16-18%。

（2）旋流曝气器：采用大气泡+泥水气剧烈混合+筒内外循环流，气液界面更新迅速，强制消耗氧气，黏稠度对其影响较弱。清水氧利用率17-21%，污水中14-16%。

参照设计院对两种曝气器在6米污水中氧利用率的最高取值，微孔18% vs 旋流16%，微孔胜。

2.阻力：

（1）微孔曝气器：以悉尼WEST HORNSBY污水处理厂EPDM膜片曝气器五年阻损为例。数据源自中国给水排水公众号2022年5月12日文章。

 

（2）旋流曝气器：以青岛玖源XL100在常用风量30m?/h运行时的阻力为例。数据源自建设部给排水设备质检中心报告。

 

微孔阻力高，且逐年显著上升。旋流阻力远远低于微孔，且长期不变。阻力PK，旋流胜。

3、巅峰对决：综合能耗

将两种因素导致的能耗差异合并

氧利用率导致的能耗差异=风机风量差异= 微孔氧利用率/ 旋流氧利用率- 100%

阻力导致的能耗差异=风机风压差异= (微孔阻力+ 管路阻力+ 水深阻力) / (旋流阻力+ 管路阻力+ 水深阻力) - 100%         

假设工况：管路阻力=2kPa, 水深6米阻力=60kPa。

 

精彩发现：

初始运行时，微孔因氧利用率高，新品阻力低，综合能耗略低于旋流约3.4%。

但从第2年开始，微孔的氧利用率优势，被逐年攀升的阻力抵消殆尽，双方的能耗水平开始反转。

旋流凭借阻力低且稳定不变，综合能耗第2年开始反败为胜，且优势逐年扩大：第2年比微孔低1.5%，第3年低5.5%，第4年低9.5%，第5年低14.3%，第6年低19.1%！

曝气器性能检测报告中，理论动力效率 kgO?/(kW·h) 才是最该关注的指标，即1度电能给水体充入多少公斤氧，这直接代表设备能耗。

微孔曝气器（6米清水）：通常4.0 - 5.19

旋流曝气器（6米清水）：可达5.3 - 5.54

综合能耗PK：即使在清水中，旋流能耗也已略优。在污水（尤其高浓/易结垢废水）中，微孔阻力急剧上升，旋流的节能优势更加显著！

二、投资成本对比

初期投资：若安装方式相同（均为池顶吊装或池底安装），两者初期投资基本持平。不过：

旋流曝气器：寿命10年以上。

微孔曝气器：通常仅3-5年。期间膜片会有老化、破损、堵塞。

若以十年为期，微孔加上设备折旧、清淤更换、停产损失、安全风险、能耗差异、检修费用等，微孔的综合投资远远高于旋流！

 

旋流曝气器，凭借不停产安装、超长寿命、不易堵塞、能耗适中、兼具搅拌功能等优势，在工业污水处理领域已成为主流选择。配加网罩后还可用于MBBR工艺。随着应用的普及和标准件化，其价格有望进一步下降。

三、旋流曝气器布置数量考量因素：

1.辐射面积：

 

S = [ (H - L - h39;)× tan15° + r ]? × π

(H:有效水深；L: 曝气器长度；h39;: 筒底距池底高度；r: 顶部出口半径)

水深H数值最大，影响最大。水深6米时，辐射面积约7㎡。

2.搅拌面积：

所有旋流曝气器，都只能卷吸其周围大约50cm的污泥，所以通常点位间距2米左右，太大容易造成污泥堆积。

 

3.通气量区间：

确保 (总风量 / 布置数量= 单台风量) 落在通气量区间内。

区间上限：风量越大，阻力越大。当阻力升高到3000Pa时的风量即区间上限。

区间下限：风量越低，氧利用率越低。当氧利用率降至17%时的风量即区间下限，或动力效率降至4时的风量。

 

四、旋流曝气器安装施工要点：

1.安全第一。旋流曝气器，安装极其简单。但作业涉及溺水、触电、高空、积泥硫化氢逸出、有限空间等，建议由具备安装资质的公司施工。违法发包面临高额罚款甚至刑事责任。

2.首选池顶吊装，无须停产清淤，省心+安全。吊装时竖管勿触底，否则安装效率骤降。

 

3. 竖管： 为降低气流阻力和晃动，竖管至少采用DN25以上，和水平管交接处用角钢加固。最具性价比的是内外涂塑钢管，又便宜又耐腐蚀。

4. 配件细节：建议使用带螺栓孔的大橡胶垫片，避免偏移增加气流阻力；螺栓务必加弹簧垫片防松。

五、旋流曝气器选购注意事项

1. 寿命：

主要风险点：法兰、喷嘴与筒体，若是用螺丝或胶水组装，在长期高频振动和浸水环境下易散架。建议招标时明确要求：法兰、喷嘴与筒体一体注塑。

 

其它风险点：法兰太薄易破、再生料易裂（黑色带刺鼻气味）、壁厚太薄或材质不耐温易吹穿、箍圈/抱箍断裂。

 

关于材质：风温较高的工况，为避免吹穿，须选用耐热的材料，且加厚。高钙易结垢废水，最好选用耐酸的材料，在曝气器结垢后可通过酸洗去垢。

 

     备注：玻纤能够提高塑料的耐热性和耐磨性，但会导致表面不光滑，在高钙废水中相对易结垢。

     聚乙烯的最常见用途是塑料袋、薄膜，其耐热性较差。能够注塑的聚乙烯，分子量都低于150万。分子量≥300万时，才会具备较好的耐磨性能，才是真正的超高分子量聚乙烯。

2.抗堵塞能力：

污泥浓度高、易结垢或含纤维的水质，应选择中心通透型产品，避免间隙过小导致堵塞。

 

3.能耗（动力效率）

一台旋流曝气器运行风量0.5m?/min，一小时耗电约0.7度，年电费约4292元。能耗（动力效率）相差20%，一台电费一年就相差858元！

能耗依据：权威机构（建设部给水排水设备质检中心）出具的检测报告。 重要提示：不同厂家检测条件（水温、风量）不同，检测结果不可直接横向对比！需结合项目实际单台运行风量、水温，挑选动力效率高、阻力低、氧利用率高的产品。

4.安装便捷：

首选有法兰、无须拉杆抱箍、可悬空吊装的产品。

若无法兰，将来检修拆装时需“割+焊”。 拉杆抱箍易出现“管径或长短不匹配，难以安装。以及抱箍蚀断”。

 

六、结语：环境工程预算有限，频繁检修更换更是企业不可承受之重。曝气器的选择，应回归本质：结实耐用、高效简洁、质优价廉。