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天爾
序言
為更好地普及TSW型沉水式鼓風機在河道生態修復人工復氧曝氣中的應用常識、以及為相關設計和施工單位提供較規范的河道曝氣沉水式風機應用技術工藝，我們總結了二十多年的沉水式鼓風機應用經驗，結合相關部門制定的河湖治理技術指南和導則，分析了一些較典型的河湖生態修復工程技術和案例，特編寫本指南，供業內人士參考，如有不妥之處，共同商榷，敬請指正！
一、 為何選擇沉水風機？
河道生態修復工藝中，為解決河道水體DO(溶解氧)指標，往往會對河道水體進行人工復氧處理。在眾多的人工復氧工藝中，鼓風曝氣是效率最高的一種曝氣技術。鼓風曝氣系統由鼓風機+曝氣器+連接管道組成。
采用鼓風曝氣的設備有很多種選擇，其中容積式羅茨鼓風機因具備對空氣的輸送和壓縮作用，且具有輸送壓縮的空氣無二次污染的特點，是目前污水處理和河道治理曝氣常用的設備選擇。
普通陸上型羅茨鼓風機通常被應用于生活污水、工業污水等各種較固定的污水處理工廠(站點)，但因噪音高、需要建設專門的設備房、故障頻繁等因素，不太適合于具有野外施工環境復雜的河道治理曝氣設備選擇。
河道生態修復的工程施工與設備運行，同時涉及到《噪聲法》關于“建筑施工噪聲污染防治和社會生活噪聲污染防治”的規定，尤其是城市河道及景區河流的生態修復工程對噪音的敏感性強，如果選用噪音高的曝氣風機會產生噪聲污染行為；新版《噪聲法》第四十一條規定：在噪聲敏感建筑物集中區域施工作業，應當優先使用低噪聲施工工藝和設備。第七十條規定：對噪聲敏感建筑物集中區域的社會生活噪聲擾民行為，基層群眾性自治組織、業主委員會、物業服務人應當及時勸阻、調解；勸阻、調解無效的，可以向負有社會生活噪聲污染防治監督管理職責的部門或者地方人民政府指定的部門報告或者投訴，接到報告或者投訴的部門應當依法處理。第八十七條規定：違反本法規定，產生社會生活噪聲，經勸阻、調解和處理未能制止，持續干擾他人正常生活、工作和學習，或者有其他擾亂公共秩序、妨害社會管理等違反治安管理行為的，由公安機關依法給予治安管理處罰。
(圖1： TSW型沉水式鼓風機和河道應用)
沉水式鼓風機是經過技術改良的羅茨鼓風機，具有普通羅茨鼓風機一樣的應用特點，主要圍繞噪聲性能、密封性能、維保周期和使用壽命等方面進行產品技改，從而解決了普通羅茨鼓風機在河道鼓風曝氣應用中因噪聲擾民問題而引起的法律風險和工程設備安裝場所受限、故障率高等的使用缺陷問題，是目前比較適合選擇的河道鼓風曝氣風機設備。
1、 優勢比較
我們可以比較一下沉水式鼓風機與普通陸上型羅茨鼓風機的優缺點，這樣就能夠非常直觀地發現在河道曝氣中選擇沉水式鼓風機的理由了。
陸上型：
A、優點：具有容積式鼓風機進行空氣輸送壓縮效率較高的共同特點，不同的曝氣水深(壓力)空氣輸送流量基本恒定；具有清潔型氣體輸送的特點，在河道溶氧曝氣時避免水體二次污染。
B、缺點：
a、噪聲較大
b、需安置于設備間
c、河岸景觀形象差
d、維護成本高
沉水式：
A、 優點：具有陸上型羅茨鼓風機共同的優點；噪音小(<60dB)，無需專門的設備間，安置與河道中不影響河岸景觀形象；經過技改后的沉水式風機，產品性能更好、故障率更低、維護成本更經濟。
B、 缺點：單臺風機風量Q<15m³|min、曝氣水深<6米、與同型號陸上型羅茨鼓風機相比價格稍高。
2、 優勢分析
從上述比較中可以看出，在河道治理中使用沉水式鼓風機進行復氧曝氣，可完全解決噪聲擾民的困擾，規避噪聲污染，滿足新版《噪聲法》要求；在河道治理中使用沉水式鼓風機進行復氧曝氣，可免除因安裝鼓風機造成河岸景觀不協調的現象河岸更生態美觀；河道治理中，進行人工復氧曝氣的河道水深一般都不會很深(<6米)，且對單臺風機的風量要求也不是很高，沉水式鼓風機可完全滿足河道曝氣需求；沉水式鼓風機的采購價格雖稍高，但因無設備房等建設投入，總體設備采購成本不會增加；沉水式鼓風機的產品性能更好、使用壽命更長、維護更簡單，可節省后期日常維護費用，對于具有運維需求的工程項目更具經濟性。
3、 品牌優勢
春鼎品牌來自于中國臺灣，采用日本工藝技術，具有四十年的羅茨鼓風機制造經驗，TSW是春鼎的一款低噪音風機(注：TS為低噪音羅茨風機的通用代號，W表示水下使用)，春鼎是目前生產沉水式鼓風機最早、應用實踐最多、設備穩定性最好的制造型企業，TSW型沉水式鼓風機被中國貿促會授予“技術進步獎”，也被中華環保聯合會列入“2021村鎮水環境治理推薦技術目錄”。
(TSW型沉水風機的品牌魅力)
二、 沉水風機河道工程項目的設計與施工
1、 河道曝氣沉水式風機的選型
風量：在河道治理中，使用沉水式鼓風機作為曝氣的氣源時，應根據治理河道的水體總量及微生物治理工藝對溶解氧(DO)的需求計算出總的空氣轉移需求量(可參照污水處理工藝的汽水比計算)，從而換算出單位時間的風機流量參數(風量)。
風壓：河道曝氣的水深與沉水式風機運行壓力相對應，對于不同的曝氣水深應選擇不同的風機運行壓力參數，沉水式風機河道曝氣的水深一般不能超過6米，故沉水風機的風壓參數都小于等于6000mmaq。
在計算出沉水風機風量與風壓需求后，可根據下表來進行沉水風機的選型。
沉水式風機的風量在電機不同的運行頻率時是不同的，春鼎品牌沉水式風機的電機可支持變頻使用，我們在選型時應考慮變頻使用的風量區間，這樣以提高風機的節能性，也可滿足河道在不同季節、水量等狀況下的溶解氧需求變化。
根據河道所處的地理位置，在選型時應充分考慮地理位置對社會環境噪聲排放的要求，下表(1)為社會生活噪聲排放標準。下表(2)是春鼎TSW型沉水式風機的噪音值。可根據河道生態修復工程不同的環境要求和地理位置進行沉水式風機的選型與布置。在工程設計中，可根據具體情況來配置沉水式風機的型號和數量，這樣可最大程度優化設備對環境的影響和工程項目的投資。
2、 管路與曝氣器
在使用沉水式鼓風機進行河道曝氣時，沉水式風機與管路、曝氣器聯合組成一個曝氣系統，通過氣源風機、輸送管路、終端曝氣器實現曝氣。
系統連接管路最好選用相應規格的PE材質管道，也可選用鍍鋅鋼管等其它材質的管道，一般不建議使用PVC材質的管道，PVC材質的管道易老化、凍裂。管路口徑要與沉水式風機的出口口徑匹配，如不匹配的須采用異徑接頭連接。管路分主管路和分支管路，分支管路的口徑一般小于主管路。管路分布最好采用等分布置，按照風機位置兩側進行分布。
沉水式風機安裝時因河道實際水深的原因，可能會需要加配風機進出口延長管，根據工程現場實際水深狀況，計算出沉水式風機是否需要加配延長管長度，延長管可現場制作，延長管分別和沉水式風機的進出口消聲器進行連接(詳見廠家提供的安裝視頻)。
沉水式風機河道曝氣與其它風機曝氣采用同樣的曝氣器，有管道穿孔、盤式曝氣器、螺旋式曝氣器、納米曝氣器等。曝氣器產生的氣泡越小越密溶氧效果越好。
3、 河道曝氣沉水式風機的安裝
沉水式風機的現場安裝主要分兩個部分，一是設備的現場組裝，二是設備的現場安裝。風機設備部件包括：主機、電機、消音器、彎頭、壓力表、逆止閥、安全閥、軟接頭、吊鏈等(詳見圖2)。
沉水式風機的標配消音器有三個，在出廠時一組消音器是已經安裝完畢的，另外的一個人口消音器需要在現場進行安裝的，并根據現場河道的水深加裝延長管，出口出也要根據河道的水深另外加裝延長管。
沉水式風機在河道中的放置須充分考慮河道底部的形狀及淤泥的深度。河道一般呈倒梯形，沉水式風機須放置于底部平坦的位置，如遇不太平整的最好事先放置一塊混凝土預制板或者其它材質的平臺，讓沉水風機置于平臺上，沉水風機的底部配有帶防震功能的底座，可直接安置于河道底部或平臺，不需要做底部固定。如河道有淤泥的，河道底部淤泥的深度應不超過沉水風機電機的中部位置(一般情況下淤泥的深度不能超過0.5米)，不然淤泥會影響風機的散熱，導致設備溫度過高而故障。
(圖2：沉水式風機安裝組合參考圖)
通常情況下，沉水風機安裝不需要做專門的底部固定，設備底座配有專門的防震墊，風機的出口與管道系統的連接可以起到一定的固定作用。沉水風機的機械振動值極低，設備運轉穩定性強，不會產生因設備振動而位移的現象。在特殊情況下，可進行局部固定，但不能固定底部，以免發生維修困難。
沉水風機安裝時，須仔細閱讀《使用指南》，杜絕混淆進出口，使用前須嚴格清理現場制作留下的焊渣等異物，逆止閥、壓力表、安全閥、出口短管、防震接頭等水平安裝部分應嚴禁垂直安裝，以免發生設備進水事故。
沉水風機下水前，須進行通電試運行，在確定運轉正常無故障后方可下水安裝。
如遇河道有淤泥的，河道的淤泥不能淹沒沉水式風機的電機部分，以免影響設備散熱。
如遇河道有潮汐現象或河道水位有異常的，應充分考慮水位是否會淹過風機的進出口部分和是否存在水位偏低而導致風機散熱困難的現象。一般情況下，風機的水位應距離進出口處30公分以上，也不能低于風機電機高度的三分之二處。如有上述現象的，可現場制作進出口延長管或沉水風機專用水箱(可保持恒定水位)。
(沉水風機的使用現場)
沉水風機在河道中的安裝，可采用專門的吊裝工具或設備進行，在吊裝時應保持平衡，不能讓風機掉入水中，也要合理安排吊裝時間，盡量一次性吊裝完畢。
在安裝完畢后應及時啟動設備，觀察設備運轉是否正常。如遇運轉后不曝氣的，可能是電源接線錯位，應調整電源接線；如遇設備安全閥發生泄壓的(有滋滋的氣流噪音聲)，要檢查曝氣管路系統是否存在“憋氣”現象，可手動調節安全閥或者對曝氣管道安裝氣體放空閥進行排空。
沉水式風機的控制系統可根據工程項目的要求配置，有簡單的啟停控制，也可配置PLC控制系統。控制柜盡量安裝于沉水風機附近，電源線的敷設應充分考慮安全性，如需加接電源電纜的應使用防水接頭。
4、 沉水風機的常見故障與排除
a、 電源故障
沉水風機的電源故障有線纜損壞和控制系統元器件故障等，可仔細檢查電纜是否破損、接頭是否牢固、空開及過載保護裝置等是否不匹配或不合格、是否缺相等來進行故障排除。
b、 電機故障
沉水風機的電機配使用的是380V、50Hz電力配置，也可支持220V電源啟動和30-70Hz變頻使用。電機的故障主要有：過載、進水、缺水燒毀等，可通過電機維修或更換解決電機故障。
c、 風機本體故障
沉水風機的本體內部是三葉羅茨風機的葉輪構造，其傳動部分的潤滑位于底部，上部通過聯軸器與電機聯結，沉水風機內部是嚴禁進水的，由于異物或河水的進入會導致風機卡死，也可能會進一步導致聯軸器損壞，可以通過內部清理、更換相應零部件等方法進行故障排除。
d、 附件故障
沉水風機配有安全閥、逆止閥、壓力表等附件，這些附件在使用過程中可能會因質量問題或使用不當而產生故障，可通過更壞附件設備進行故障排除。
5、 沉水式風機的日常維護
a、 運行期間的維護
由于沉水風機的內部是不允許進入水或者水汽的，河道安裝使用的沉水風機可能會出現進水或水汽凝結導致內部生銹等問題，所以在河道中使用應保持風機不能長時間停止工作，至少保持每周運行1次，每次20分鐘以上，以免內部生銹而卡死。
b、 周期性保養
沉水風機的傳動是采用齒輪和軸承進行的，TSW型沉水風機采用的日本“KOYO”品牌軸承使用壽命一般在30000h以上，其潤滑采用的是220#潤滑油，所以我們一般需要每3年進行一次潤滑系統的保養，保養內容包括潤滑油、密封件等的更換。
c、 日常觀察
沉水風機在使用過程中，須日常觀察其運行狀況，如遇異常須及時反饋并排除。
三、 TSW型沉水風機的外形尺寸圖的提供
春鼎TSW型沉水風機均可提供河道生態修復工程項目所需的產品外形尺寸圖CAD版，如有需要可撥打4000 581 669咨詢索取。
四、 結語
在使用沉水風機對河道進行復氧曝氣的工程項目中，不僅僅是設計施工人員需要了解掌握沉水風機的相關產品知識和應用技術，參與工程項目人員都應了解相關內容，這樣可以充分保證工程項目的科學性、積極性、安全性，讓河道復氧曝氣來得更完美
另外其它小型污水處理和一體化污水處理設備均可配套TSW型沉水風機進行溶氧曝氣，其設計施工工藝可參閱本指南。
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