多功能高效曝气机行业标准解读

陆 斌，王春兰，毛国峰（.江苏亚太水处理工程有限公司，江苏 泰兴 5400；.机械工业环保产业发展中心，北京 0083）



多功能高效曝气机行业标准解读

陆 斌1，王春兰2，毛国峰1
（1.江苏亚太水处理工程有限公司，江苏 泰兴 225400；2.机械工业环保产业发展中心，北京 100823）

摘 要：从表面曝气机生产制造企业的角度，对该行业标准的主要技术规范进行了解读分析，有助于相关设计和制造人员掌握表面曝气机的关键技术点，帮助表面曝气机加工制造和检验人员加强质量控制。

关键词：曝气机；能效比；技术设计；制造；检验

1　概述

曝气机是污水处理工艺中最关键的高能耗设备，其能耗占污水处理工艺中总能耗的60%以上，高效低耗曝气设备的推广应用可大幅度降低污水处理费用，更符合国家节能、减排、降耗、增效的产业政策。

2016年3月1日，《多功能高效曝气装置》行业标准首次实施，该标准从曝气机关键零部件的设计、制造、检验等方面进行了详细的规范，尤其是曝气机的性能要求、能效比有了很大的提升。该行业标准的实施，标志着国产污水处理表面曝气机技术在国际污水处理表面曝气领域赢得了话语权，占据了主导性地位。

2　制定《多功能高效曝气装置》行业标准的意义

国内的环保装备制造起步于20世纪80年代，虽然经历了长期的发展，但曾在一段时期内处于简单的仿制，或只进行了不适宜的简化，导致产品普遍存在能效低下、耐用性差、寿命短、曝气充氧能力严重不足等问题，更没有国际市场。如科威特、菲律宾、甚至斯里兰卡等国家的项目业主，在进行水处理项目谈判时，对中国生产的环保装备基本都予以否定。造成这种情况的主要原因，既有对我国部分产品粗制滥造的固有成见，更因为我国的环保装备行标或国标要求太低，过程控制及检测不严格，导致整机质量无法保障。

标准，对于一个行业的重要性毋庸置疑，因为一个行业的标准就是该行业的门槛，标准要求的高低关系到一个行业的发展。

国内关于表面曝气机的现行标准，如《环境保护产品技术要求竖轴式机械表面曝气装置》（HJ/T247-2006）规定的充氧性能：动力效率为1.88kgO2/kW·h，该标准中的曝气充氧性能要求偏低，主要是因为在制定该标准时的曝气机技术还未得到发展；《倒伞型表面曝气机》（JB/T10670-2014）规定竖轴式表面曝气机动力效率为2.2kgO2/kW·h，但此后未再进行修订，随着污水处理技术的不断发展，该标准中要求的动力效率太低，严重误导了用户的选型应用，更成为了阻碍行业健康发展的“绊脚石”。

近年来，国内大多数环保设备制造企业加快了研发的步伐，有些企业制造的表面曝气机已在污水处理现场无故障连续运行10年以上，国产曝气机技术已取得了长足的进步。

《多功能高效曝气装置》行业标准的实施，响应了时代发展的步伐，该标准代表了大多数曝气装置制造企业的设计水平和制造实力，也是污水处理曝气装置行业真实水平的体现。

3　新标准的主要内容

3.1首次提出能效比值概念

《多功能高效曝气装置》行业标准，首次提出了能效比值的概念。之前在一些手册和书本中，对于理论动力效率和能效比值没有统一的认识，由于概念不清，极易造成混淆。新标准对理论动力效率和能效比值重新进行了定义，便于统一认识、理解。

理论动力效率是评价曝气装置的水力构件—叶轮的技术指标，因为对叶轮来说，其充氧理论动力效率是按轴功率计算的结果，该值并不随电机和传动机构的变更而改变，且不同结构的叶轮具有不同的理论动力效率值，因此该值具有同类可比性。

能效比值是评价曝气装置的实际充氧量与实际总能耗的指标数值，即在同等条件下，每消耗1度电与向水体充入的氧的比值，该指标数值能直观地反映曝气装置的节能、降耗效果。

曝气装置是污水处理工艺中不可缺少的关键高能耗设备，其能效比已被越来越多的人所关注，但因国产曝气装置的能效比值差别较大（不同能效等级曝气装置的工作效果图见图1），有的能效比值较低的曝气装置只能采用虚夸的方法吸引用户，导致在实际应用中因严重充氧不足而影响了污水的处理效果。

图1　不同能效等级曝气装置工作效果图

新标准将曝气装置的能效等级分为三类，兼顾了不同技术含量的曝气装置，没有将性能较差的曝气装置否定排除，给一些老企业留下了市场发展的空间。通过能效等级的划分，不同能效等级的曝气装置更利于市场发展导向，同时也能警醒相关企业不能安于现状，要认识到能效等级的差距即是其被市场淘汰与否的决定条件，可有效激励这些企业不断自主创新，提升产品技术含量和制造质量，避免落伍而被市场淘汰。

3.2对电机提出高效要求

新标准对曝气装置的驱动电机作出了较为严格的规定，要求设备必须使用最新的高效电机，不允许因为市场竞争价格因素而采用非标或已淘汰的电机。因为，曝气装置选用的电机能效等级直接影响装置的能效比值，同时，新标准对变频电机的使用也作出了规范化要求。在实际应用中，还存在一些采用普通电机加变频装置来实现变频的案例，这种不科学的变频装置，既浪费了能源，又缺少安全可靠性。

3.3对减速机构提出规定

新标准对于驱动减速机构安全工况系数的选取作出了规范要求，这项规定可有效防止一味地强调保障使用寿命而刻意加大安全工况系数，从而造成能源浪费。如，SEW在为国内山东某污水处理厂额定功率为160kW的曝气装置配套减速机时，采用了2.8的安全工况系数，这种“大马拉小车”的形式极大地浪费了电能。事实上，若要延长曝气装置减速机构的使用寿命并非仅靠提高安全系数，而应从产品的结构上加以优化提升。

新标准特别对减速机构齿轮选用的材质及热处理要求作出了规定，因国内的某些减速机生产企业为了追求利益最大化，选用的齿轮材质不符合工况要求或热处理工艺不符合要求，导致减速机易损坏、寿命短（见图2），严重影响生产的正常进行，且重新匹配同样的齿轮不仅周期长，而且价格高，用户也不能接受。

图2　国产某品牌减速机齿轮严重损坏

3.4对易损标准件轴承提出技术要求

新标准对轴承的选用也作出了规范性要求。轴承选用之前存在许多误区，如，一些招投标书中均要求轴承应能使用106小时，实际上，污水处理曝气装置不同于普通间歇性工作的减速机，其是24小时连续不能停歇的运转设备，且其工作环境非常恶劣，轴承是易损件，要求106小时的工作寿命根本不可能实现。

3.5对曝气叶轮提出较高要求

叶轮是曝气机的关键水力部件，当叶轮的尺寸公差或形位公差较大时，则在旋转工作时会产生严重的不平衡，必然会产生扰动和振摆，从而使减速机更易损坏。

新标准对曝气叶轮的尺寸公差和形位公差作出了具体的规范要求，有益于设计、制造人员参照执行。新标准还在附录A中图文并茂地介绍了叶轮尺寸公差和形位公差的测量检验方法，使标准更具指导性和可操作性。

3.6关于使用寿命

曝气装置是污水处理工艺中的关键设备，由于购置费用较高，用户通常希望其使用寿命越长越好。因此，在连续不停歇运转的恶劣工况下，曝气装置的可靠性尤其重要。图3是曝气装置使用3年后便损坏的国外某品牌减速机和因充氧严重不足而报废的曝气叶轮，用户再投入的费用很高。

新标准中规定了曝气装置整机的使用寿命不少于8年，这完全是从用户角度出发，保护用户利益的规定。用户使用符合新标准规定的曝气装置则无后顾之忧。

图3　工作数年后损坏的进口减速机和更换掉的高能耗曝气叶轮

4　结语

（1）《多功能高效曝气装置》行业标准，较全面地对曝气装置的各个关键零部件进行了规范要求，同时详细介绍了装置的关键部件—叶轮的检验检测方法。国内的竖轴式表面曝气装置制造企业，若能完全按新标准的要求进行设计、制造和检验，则国产竖轴式表面曝气装置的性能均完全有可能达到新标准规定的一级能效等级要求。

（2）《多功能高效曝气装置》行业标准兼顾了一些企业的实际设计、制造水平，同时具有一定前瞻性，既催化了有关企业不断积极创新的步伐，又警示了保守落伍的企业，并指明了发展方向，给予企业足够的上升空间。

Explain Standards of Aerator with Multi-function and High Efficiency

LU Bin1， WANG Chun-lan2， MAO Guo-feng1
（1.Jiangsu Yatai Water Treatment Engineering Co.， Ltd， Taixing Jiangsu 225400；2.Development Center for Machinery & Environmental Protection Industry， Beijing 100823， China）

Abstract:From the point of view of the surface aerator manufacturing enterprises， the paper explains and analyzes the main technical criteria of the industry standards， so as to assist the designers and producers to grasp the key points of surface aerator， and assist the producers and inspectors of the surface aerator to enhance the quality control.

Keywords:aerator； effciency ratio； technical design； manufacture； checking

中图分类号：X703

文献标志码：A

文章编号：1006-5377（2016）05-0017-03