每一台污水净化设备的目的都是采用现代化技术大力减少能源消耗，更加环保地完成污水净化的准备工作。这一点也适用于德国Schwedt市PCK炼油厂的污水净化设备。作为样板性的示范项目，其大型曝气池成功地将叶轮鼓风机供气的表面通风改造成为池底供气的表面曝气。活性有氧化曝气时所需的氧是创新性的旋转活塞式鼓风机提供的。

位于柏林北方100km的Schwedt市Oder区PCK炼油厂是德国一家大型的石油精炼厂，也是欧洲顶级的石油精炼厂之一。它每年精炼燃料油所需的原油高达1200万t，它生产出来的燃油满足了德国1/10车辆的行驶需求。对PCK公司来讲，保持生产基地最高的安全性与保护人类生存的自然环境是同样重要的事情。迄今为止，PCK精炼厂在环境保护和现代化技术改造中投入的资金总额已经高达20亿欧元，而且投资趋势有增无减。在企业污水净化设备的新投资项目中，他们计划一次性投资同时实现多个目标，其中3号曝气池的曝气系统就是一个样板性的示范项目：

可持续性改进提供曝气的效果和经济性；

提高水温，以便提高曝气池中的活性污泥含量，尤其是在冬季；

明显降低附近的恶劣气味。

从Oder区和本厂输送来的污水经过多道污水净化处理工序的处理后，可作为净水及火力发电厂生产蒸汽的用水，也可作为冷却塔的冷却水以及污水净化设备水分蒸发的补充用水。PCK公司排放的污水要在公司自己的污水处理中心经过物理、化学和生物的多级无害化处理，净化后并检验合格的净水才能排放到Oder河中。PCK公司的污水不仅仅含有原油精炼时进入水中的盐分（被称之为盐性污水）。在“油污污染的”排水渠中同样也有炼油时泄漏出来的原油，与石油精炼产品相接触而沾染的，石油精炼设备维护保养时滴漏的，或者种种不同清洁过程中产生的油污。另外，污水净化中心上空弥漫着含硫和硫醇气味的恶臭（被称之为有腐臭气味的酸性污水）。

图1 整体和个体，打开机房折叠门之后，新型表面曝气设备的3台旋转活塞式压气机一览无遗

污水净化设备是按照生物净化原理工作的。在油水分离池中，流进来的污水首先利用物理除油法把残油除掉。在后续的化学凝絮阶段中，加入氯化铁产生凝絮沉淀反应，这样就可以在后面的中间池中把化学材料和沉淀物分离出来。至此为止初步净化的污水将进入4个并行的曝气池中，利用澄清池返回的活性污泥进行生物降解的生物净化。为了强化生物净化的过程，可靠地保证活性污泥中的细菌数量，这4个深达4m，每一个容积最少2000m3的曝气池原来采用的是叶轮鼓风机通风加氧，而这一叶轮鼓风设备中部分设备是20世纪70年代的产品。PCK公司水资源技术专家Enrico Schmottlach先生认为这样的通风加氧系统有着很多不足和缺陷，例如：

叶轮鼓风机工作时的噪音太大；

叶轮鼓风机通风加氧法是通过鼓风机吹在水面上的波浪向水中加氧的，这种方法只能使水面部分的含氧量有所提高，池中、池底水的含氧量并没有得到改善；

由于鼓风机强力地吹拂着污水的水面，使得大量水中气溶胶颗粒物和污水中的异味物质也散发到周围空气中去，带来了空气污染；

另外，吹拂污水水面的表面通风不仅仅会在冬季室外温度-20℃的条件下产生大量的雾气，而且还会降低曝气池池水的温度，这是污水净化运营商非常不愿意看到的事情，因为水温降低会大大恶化活性污泥中细菌的生长条件和工作条件。

叶轮鼓风机的驱动功率为20kW和30kW，迄今为止只有1000r/min和1500r/min两种转速，低转速用于低负荷，同时也节约能源。当需要更低的曝气效果时，只能关停两台鼓风机中的一台，或者全部关掉，但全部关掉就存在着曝气池停止生物净化的风险。

图2 新的表面曝气系统从曝气池下方经管道系统供气，进行表面曝气

底部曝气代替表面通风

为了将来能够克服上述种种不足和缺陷，首先在3号曝气池中采用了新的曝气系统，并于2012年10月投产运行。每小时输入到这一曝气池中的污水量在150~250m3之间。现在，这一曝气池的水中加氧不是从上方通风吹气来加氧，而是通过池底曝气系统管道的喷嘴由下而上的表面曝气加氧。

现在表面曝气加氧时使用的是3台Aezener公司Delta Hybrid系列的旋转活塞式压气机，机组安装在3号曝气池旁的专用机房里。Schmottlach先生认为这一新技术有着下列主要优点：

通过保持稳定加氧理论值，使得能源消耗量较低；

根据生物净化的实际需要进行曝气加氧，优化了活性污泥细菌的生长、工作条件；

通过主管道中稳定的48kPa曝气压力使得整个曝气池2000m3容积的污水都得到了有效、均匀的加氧；

水面相对比较平静，减少了污水中异味气体成分的散发；

通过相对比较平静的污水水面，没有鼓风机吹拂波浪，尤其是在冬季可以明显减少热量损失；

在寒冷的冬季提高了曝气池的水温，明显提高了活性污泥细菌的生产和工作条件；

3号曝气池附近的噪音降低到了最高70bB(A)。

图3 3台旋转活塞式压气机的驱动电机（绿色）和进气过滤器/压缩机（蓝色）

表面曝气加氧

按照设计任务书中的种种要求和规定，新的表面曝气加氧系统直接安装在3号曝气池旁6.6m长的机房中。机房长度方向上的两扇折叠门是可以全部打开的。机房上方的3个天窗可以毫无问题地把旋转活塞式压气机和电动机吊装进来，拆卸出去。机房内100mm后的隔音，吸音板以及机房两端具有隔音材料的进出风口把机房外的噪音降低到了使用者要求的最大70dB（A）。两台控制机房内温度恒定的通风机保证了机房内的最高温度比室外温度只高出20℃。机房内安装了3台D 62 S型Delta-Hybrid压气机（电动机功率90kW，500V），设计的工作压力为70kPa。两台压气机采用了变频器调速技术（输气量范围为18~59m3/min），另一台则不可调速，供气量为59m3/min。

在环境温度30℃上，压气机输出空气的温度为100℃，当环境温度0℃时为70℃。这些空气在带有隔音层的输气管道中就冷却下来了，在没有隔音防护，通往曝气池管道中的温度还会继续下降，但即便是在严寒的冬季到达曝气池时的温度也会明显高于0℃。3台压气机都可用机房外的开关启动和停止，其中两台用于调速压气机的变频器安装在附近的另一座建筑中。

专业厂生产制造的压气机机房在Aerzen厂生产制造时就按照设计任务书的规定和ETA（电气技术，驱动）部门和MSR（检测、控制和调节技术）部门的特殊要求完成了全部配套设计、安装、管道连接和布线，用低货台运输车运到Schwedt市，用吊车吊装到预制的混凝土地基上。在连接好动力电缆和压缩空气管路之后，机房马上就可以工作了。它在中央控制室的控制下工作运行，并可受中央控制室的监控。

实践决定最终方案

“利用3台Delta Hybrid旋转活塞式压气机的表面曝气解决方案使我们的污水净化处理达到了新的水平。我们现在首要的任务是积累经验，并尝试是否能用1台调速压气机满足我们表面曝气的要求，是否能用不调速的压气机作为满足基本负荷的表面曝气设备，或者需要两台调速的压气机。无论如何，我们都有了充足的备用设备。当证明新的表面曝气方案是可靠的解决方案时，我们将把剩下的3个曝气池也改用表面曝气。”污水净化技术专家Schmottlach先生说。

Delta Hybrid的成功公式：旋转活塞通风+螺杆压缩=一体化压气机

Aerzen机床生产厂研发设计的Delta Hybrid系列产品是目前全球唯一一种全新配置方案。迄今为止，传统的旋转活塞式压气机能产生的最高压力为100kPa。超过这一压力时就要采用螺杆式压缩机了，单级的螺杆式空气压缩机能够产生的压力高达200~350kPa。由于螺杆式压气机结构特点所决定，在较低压力范围使用时的投资成本太高。针对这点，Aerzen机床生产厂成功开发了一种新产品，新的Delta Hybrid无油压气机，一种把旋转活塞式压缩机和螺杆式压缩机两者优点集于一身的综合体。这样，在低压范围内工作时它就像一台鼓风机，在高压范围内工作时就像一台螺杆式压缩机，可产生的压缩空气压力达到了150kPa，可以在污水净化处理、化学工业、火力发电技术或者含尘物体输送和装卸时使用。