Black&Veatch为污水处理厂的设计提供指导

manbetx王者荣耀《压缩空气最佳实践®杂志》采访了Black&Veatch首席工艺机械工程师Julie Gass P.E.女士，了解废水处理行业的趋势，特别是与新技术曝气鼓风机和能效相关的趋势。

下午好。请描述Black & Veatch。

下午好。Black&Veatch是一家员工所有的全球领先企业，致力于构建关键的人力基础设施™ 能源、水、电信和政府服务。自1915年以来，我们通过咨询、工程、施工、运营和项目管理帮助我们的客户改善了100多个国家的人民生活。2011年，我们的收入为26亿美元。Black&Veatch服务产品包括：概念和初步引擎怪圈

• 采购
• 工程设计
• 管理咨询
• 建设
• 资产管理
• 环境咨询
• 安全设计与咨询

百仕威奇是如何划分水务市场的?

水是世界上最宝贵的资源之一。管理和处理水是世界上最复杂的挑战之一。布莱克威奇知道最好和最先进的方法来清洁，移动，控制和节约用水。这就是为什么我们在水领域处于世界领先地位。

百威提供全面的解决方案，帮助世界各地的社区提供安全的饮用水、有效的废水管理等。我们为各种规模的公共和私人客户提供服务，并专注于生命周期的经济、效率和可靠性。

将水划分为不同类别的做法可以划分水的价值，并带来沟通方面的挑战，但为了讨论的目的，我们将集中讨论布莱克维奇提供的六种服务:

1. 海水淡化和重用:世界面临着水需求增加和资源减少的矛盾。未来充足的水供应取决于智能回收和再利用。Black&Veatch是实用、经济的水回收和再利用解决方案的先驱和全球领导者。我们的脱盐经验涵盖了海水和微咸水水源的膜、热力和混合设计。
2. 基础设施和运输：百仕威奇拥有近一个世纪的历史记录，完成了超过10,000个输水和蓄水项目。全球近1.2万英里的水、废水和雨水掩埋了基础设施。

无论采用何种技术或方法来布线、控制、输送或储存水，百威都能做到。

该知识库由土木、机械、结构、水力学和岩土工程师组成。我们的业务还包括规划人员、地质学家和施工经理。支持专业领域包括供水、冷冻水、饮用水、废水、联合下水道溢出、灌溉、水电应用、雨水和洪水控制以及状况评估。
3. 项目与施工管理我们在项目和建设管理(PMCM)领域提供多种综合服务。这是一种包括管理整个系统、改进项目交付和管理施工的方法。
4. 可持续水和能源解决方案研究预测用水量将显著增加，导致世界许多地区和地区的供应短缺。与此同时，公用事业在有限资源和更大需求的竞争挑战中挣扎。基础设施老化的影响往往使这一问题复杂化。污水厂的电耗问题与本文的主要主题之一曝气鼓风机密切相关，因为它们是如此大的电耗。新技术的鼓风机和编写性能测试代码以验证性能的努力是可持续解决方案的关键。
5. 水利:我们提供保护和保护流域的解决方案，管理暴雨排水和防洪，并提供可持续的水供应。
6. 水和废水处理：Black&Veatch知道如何解决水问题。我们在饮用水供应、处理和分配方面拥有专业知识。我们的能力包括：
   

   	干式螺旋鼓风机

• 膜处理
• 臭氧系统
• 紫外线消毒
• 溶解气浮
• 海水淡化

你在Black&Veatch的角色是什么？

我在水和废水处理部门工作。我是一名机械工程师，我的职责是设计新的污水处理计划和设计现有工厂的改造。我正在现场，就在我们说话的时候，在一个污水处理厂改造启动的地方。我们为客户设计了这个工厂。

所以你决定在污水处理厂使用什么鼓风机和空气压缩机系统?

是的，这很有趣，因为根据你和谁说话，“鼓风机”和“空气压缩机”可能有不同的含义。有些人把鼓风机叫做空气压缩机。我把鼓风机定义为产生3-25 psig压力的东西。低于这个压力范围，我称之为风扇。高于25磅/平方英寸，我称之为空气压缩机。鼓风机产生的空气压力范围为5-15 psig，我们通常用于废水处理厂的曝气过程。

空气压缩机用于仪表空气（操作气动阀和仪表）和厂用空气（气动工具和其他用途）。空气压缩机也为我们的airburst系统提供空气。airburst系统使用125至150 psig的压缩空气清洁滤网，以防止鱼类被吸入进水泵。airburst系统提供大量空气以清除滤网上的碎屑。我们通常需要约一个小时来填充用于过滤的压缩空气接收器空气爆裂了。

安装在Fondu-Lac工厂的无齿轮涡轮鼓风机（美国ABS提供）

传统上用于曝气的鼓风机技术有哪些？

在过去的五到七年中，可用于曝气的鼓风机技术发生了一场巨大的革命。过去，两种最常用的技术是旋转正排量（PD鼓风机）和多级离心鼓风机，转速为3600 rpm，轴上有多个叶轮（取决于压力要求）。这些多级机组的维护成本较低，但由于空气流动路径迂回，可能会有一些效率损失。

第三种传统技术是单级离心鼓风机。这些单位有一个整体齿轮箱。叶轮悬垂在轴承外侧(而不是在轴承之间)。与多级或局部放电装置相比，这里的优点是效率高。当然，单级离心式机组的建设成本要高于其他技术。他们还使用了进口导叶和可变扩散叶，并采用了控制算法，进一步提高了部分负载的效率。

高速涡轮鼓风机芯示意图（由APG Neuros提供）

废水处理厂的鼓风机有哪些趋势？

在一个污水处理厂，曝气过程可以占整个工厂电能消耗的40%到70%。

我们在废水处理厂面临的一个主要设计挑战是，我们必须设计能够满足峰值负荷要求的系统，峰值负荷要求可能在每年的某一天出现。其余时间，电厂在部分负荷下运行。因此，我们提出的一个关键设计问题是“当机器关闭时，鼓风机的效率是多少？”

什么样的鼓风机设计可以帮助您应对废水处理厂常见的“部分负荷”挑战？

首先，这是一个大的，市场已经受到新的无齿轮，高速涡轮鼓风机的引入的影响。它们是单级机器，运行速度为2万至4万转/分，没有多个叶轮和齿轮箱。它们有非接触轴承(磁性或空气轴承)，无需润滑系统。大多数都采用变频驱动。这些单位也来在橇包合并冷却系统和VFD似乎提供了很多优势。一个显著的优势是，首次出现了一种更有效的技术，可用于中小型污水处理厂，这就是无齿轮涡轮技术。单级整体齿轮传动装置已经使用多年，为大型工厂提供了良好的效率，但往往不适合中小型工厂。我们看到了一种趋势，使用更小的机组，让更小的工厂安装马力范围更好地适合他们的变化负荷剖面。

其次，容积式鼓风机制造商推出了新的设计，如旋转干式螺杆鼓风机，该鼓风机针对废水曝气所需的压力比进行了优化，与传统容积式鼓风机相比，效率得到了提高。这些也是成套机器，它们通常包含变频驱动器，有助于将功率消耗与部分负载条件相匹配。

你面临哪些挑战?

公用事业公司已认识到废水处理厂曝气系统的节能潜力，并向客户提供大量能源回扣或其他激励措施，以安装更高效的设备，而这些设备的资本成本往往更高。他们需要文件证明鼓风机的功率降低声明，这使我们试图验证一些高速涡轮鼓风机营销文献中的声明数量。

高速涡轮鼓风机带来了显著的效益和节能。然而，许多最初的主张（四、五年前）确实被证明是离奇和不现实的。在某些情况下，这是由于总包装中安装了附件。我们现在正与代码组织和制造商合作，以获得更可靠的“苹果对苹果”和更现实的能源消耗数据。

你们在ASME和ISO测试规范方面做什么工作?

咨询工程师、工厂和公用事业公司正在询问鼓风机制造商如何证明他们的能效主张？这些曝气包上有许多子系统，如果没有标准，很难进行“苹果对苹果”的测量和比较。旧标准设计用于测量鼓风机轴的输入功率，这对于许多新机组来说是不切实际的，因为叶轮连接到延伸的电机轴上。封装组件也有助于总功耗。例如，有些电厂需要谐波滤波器，而有些电厂则不需要。一些鼓风机的冷却系统不同于其他鼓风机，每个冷却系统的功率要求也不同。应在何处测量功率消耗？客户想知道总千瓦能量成本是多少，因此鼓风机轴的输入功率不再足够。

咨询工程师和鼓风机制造商意识到需要采取一些措施，但能源效率联合会（CEE）起到了催化剂的作用，启动了代码委员会，以修订现有的测试代码。工程师和制造商结合他们的专业知识，启动了两项关于测试代码的计划。我目前参与了两项独立的计划。ISO/CAGI和ASME。ISO和CAGI有一项联合倡议，将首先修订离心式机器的ISO 5389标准，然后计划修订容积式机器的ISO 1217标准。修订版将为测量两种机器类型的总机组输入功率提供指导。我们将捕获进入机组的线功率，而不是进入鼓风机的轴功率。ASME也在编写一个全新的规范PTC13，目标相同，但将在一个标准中涵盖所有成套技术。我们希望看到这些测试标准最终确定，并在未来一两年内提供。

未来会怎样？

能源效率联盟(CEE)拥有来自公用事业公司的强大代表，这些公司将继续提供节能激励计划。他们强烈支持鼓风机行业所做的这项工作，以支持测试代码。我们都想讨论使用的总功率与气流和压力的包装。在我们继续努力提高系统效率的同时，验证效率要求将使各方受益。

我们希望在大多数废水处理厂中，曝气系统能够降低到额定流量的50%，而不会显著增加运行马力。

那么曝气控制系统呢?manbetx客户端12-5下载

多年来，溶解氧（DO）控制系统一直被使用，大多数开阀控制系统也被讨manbetx客户端12-5下载论过。然而，这些系统在实施时有时不能很好地工作。这样做的目的是不浪费通过过度节流水池阀门在鼓风机处形成的压力。大多数城市污水处理厂的工作仍然是竞争性投标。控制系统集成商通常执行工程师编写的控制说明，但低价竞标者可能没有废水曝气经验。我们发现，通过资格预审集成商，我们可以确保集成商经验丰富，并将集成商作为子集成商，为成功的鼓风机供应商提供单一来源的责任。

与过去相比，溶解氧传感器技术也变得更加可靠，更不容易结垢。DO传感器提供关于系统是否满足DO设定值的指示。一个流量计和调节阀用于控制每个盆地区域的空气流量。通常，蝶阀被使用，但是，第一次考虑不同类型的控制阀用于某些应用。前馈控制系统测量其他废水参manbetx客户端12-5下载数也在考虑之中。

整个系统需要仔细检查。

谢谢你的见解。

欲了解更多信息，请访问Black&Veatchwww.bv.com或联系杆史密斯在压缩manbetx王者荣耀空气最佳实践®杂志上。

要阅读更多废水处理文章，请访问www.ghtac.com/industries/wastew。

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