中冶研發(fā)水處理“曝氣裝備”破解世界性難題

中國冶金科工集團有限公獲悉，3月31日，由中冶華天水務(wù)技術(shù)研究院研發(fā)的水處理環(huán)保裝備——“離心自吸混合式倒傘型曝氣機”順利獲得美國專利授權(quán)，這是我國企業(yè)自主研發(fā)的“曝氣裝備”所取得的唯一國際專利。該項專利技術(shù)，成功破解了“深層污水不能進行曝氣充氧”這一世界性技術(shù)難題，為中國水處理裝備獨占鰲頭提供了最新佐證。

　　2015年6月底，由中冶華天研發(fā)成功的《離心自吸混合式倒傘曝氣機》《聯(lián)通平衡轉(zhuǎn)碟式高效曝氣機》《少齒差減速潛水推流器》等三項技術(shù)產(chǎn)品通過中國機械工業(yè)聯(lián)合會主持的國家級鑒定。業(yè)內(nèi)專家一致認為包括《離心自吸混合式倒傘曝氣機》在內(nèi)的前兩項技術(shù)產(chǎn)品達到了國際領(lǐng)先水平，后一項為國際先進水平。

　　2015年12月，以“離心自吸混合式倒傘型曝氣機”為核心的專利群獲評安徽省專利金獎。重慶利工不銹鋼泵閥銷售有限公司靖江不銹鋼泵閥廠

　　曝氣設(shè)備是污水處理廠的核心，也是最主要的能源消耗設(shè)備之一。一般而言，一個污水處理廠單位供氧曝氣而消耗的電能約為全廠能耗的一半以上，因此，曝氣設(shè)備的供氧能力和能效一直是判斷其性能是否優(yōu)異的關(guān)鍵指標。

　　據(jù)了解到，此次獲得美國專利的的離心自吸混合式倒傘型曝氣機已經(jīng)是中冶華天研發(fā)的第四代產(chǎn)品，并已經(jīng)成功應(yīng)用于山東壽光、平陰，安徽宣城、來安、天長，福建長樂等多家污水處理廠。

　　這個第四代產(chǎn)品的創(chuàng)新點在于對水力構(gòu)件進行了顛覆性的設(shè)計，這種設(shè)計徹底改變了曝氣機在氧化溝中的運行質(zhì)態(tài)，使氧化溝中的流體流場、流態(tài)得到了徹底改變，實現(xiàn)了氧化溝表、中、底污水得到了提升，溶解氧均勻，氧化溝中不再存在充氧盲區(qū)，污水中的厭氧有機物得到充分有效的氧化，同時為耗氧菌種提供生命源。

　　中冶華天第二、三代、四代倒傘曝氣技術(shù)都獲得過國家發(fā)明專利，并都成功運用。比如第二代產(chǎn)品在山東平陰已經(jīng)使用了11年，到現(xiàn)在未發(fā)生任何機械故障，第三代產(chǎn)品應(yīng)用在山東壽光，也已平穩(wěn)運行8年，9臺4米的曝氣機每年可節(jié)約電費230多萬元。

　　在業(yè)內(nèi)知名裝備專家看來，第四代產(chǎn)品更是一次顛覆性技術(shù)突破，不但水力構(gòu)件(曝氣葉輪)顛覆了世界上的傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)，減速機也突破了世界上現(xiàn)有的傳動機構(gòu)。

　　據(jù)悉，目前該技術(shù)已經(jīng)獲得8項國家專利，其中國內(nèi)發(fā)明專利4項，美國專利1項，并被錄入2014年版“國家鼓勵發(fā)展的重大環(huán)保技術(shù)裝備目錄”。

　　現(xiàn)在世界上所有同類表面曝氣機都存在致命的缺陷，即在4～6米深的水池中進行曝氣時，只能對距水面2～3米的污水進行曝氣而不能將深層污水提升進行曝氣充氧，故氧化溝表、中、底部溶解氧不均勻，使得曝氣設(shè)備運行能耗加大、費用增高。

　　中冶華天研發(fā)的新一代曝氣設(shè)備葉輪設(shè)有梳齒葉片、自吸氣口、汲水管、水氣固三相混合區(qū)，集整流、提升、吸氣、混合、噴射、二次挾氣混合等多功能于一體，大幅度提高了曝氣充氧能力。

　　同時減速機的設(shè)計摒棄了傳統(tǒng)曝氣機采用的平行軸斜齒輪傳動結(jié)構(gòu)，采用了少齒差行星齒輪傳動結(jié)構(gòu)，且減速機與曝氣葉輪采用傳動軸做過渡連接、對合式限位結(jié)構(gòu)和自鎖緊螺母等技術(shù)，使減速機的軸向和徑向受力更合理，維修方便。

　　中冶華天自主研發(fā)的離心自吸混合型倒傘型曝氣機檢測結(jié)果是：理論動力效率為3.83kgO2/kW·h，總動力效率高于3.2kgO2/kW·h。與國內(nèi)外同類曝氣技術(shù)產(chǎn)品相比，同種工況下，“離心自吸混合式倒傘型曝氣機”徹底地解決了深層污水不能進行曝氣充氧的世界性技術(shù)難題，充氧量提高50%以上，污水處理的能耗降低30%以上，有效水深提高至6米。

　　據(jù)不完全統(tǒng)計，目前，國內(nèi)污水廠應(yīng)用的立軸式旋轉(zhuǎn)曝氣機占整個污水處理項目的20%左右，過去因為立軸式旋轉(zhuǎn)曝機的工作性能與充氧效率較低，所以逐漸被新的曝氣方式替代，但是新的曝氣方式都存在著曝氣效率逐年衰減的致命弱點，基本上6年左右需要重新更換，重置成本高，同時每年的保養(yǎng)、維修極為麻煩，需放空水池，停產(chǎn)維修。據(jù)他們估算，除應(yīng)用于新建項目以外，僅單對國內(nèi)現(xiàn)有采用立軸式旋轉(zhuǎn)曝氣機進行改造，每年將會為國家節(jié)約近35億度電量，折合約為43萬噸標準煤。