位于Bad Reichenhall的污水处理设施

Aerzen的Delta Hybrid系列产品提供了突破性的能力，可实现正压和负压供风，所需能耗下降了约15%，并将维护量降至最低，其使用寿命也超过了之前所有已知的回转式罗茨鼓风机系统。为空气供应提供了完美的解决方案。

为了确保污水处理厂的完美运行，至关重要的因素是确保氧气的最优供应。在位于德国南部的Bad Reichenhall污水处理厂，由于曝气系统设计过于陈旧，最初的两台用于生成氧气气流的涡轮空气压缩机被两台Aerzen提供的变频控制回转式罗茨鼓风机所取代，这使得这座工厂第一次实现了根据需要进行空气供应的解决方案。实际上，直到2009年才真正实现理想的解决方案，2009年第3台由Aerzen提供的新Delta Hybrid系列变速鼓风机安装之后，经过在极端条件下的数年实地试运行之后，如今这一系列已经能够将空气压缩机和鼓风机完美地结合为一体，并将这两种技术的优点同时发挥出来。由于其适用压力和流量范围十分宽广，Aerzen的Delta Hybrid系列产品提供了突破性的能力，可实现正压和负压供风，所需能耗下降了约15%左右，并将维护量降至最低，其使用寿命也超过了之前所有已知的回转式罗茨鼓风机系统。此外，本系列产品还是涡轮压缩机的优秀替代品。在使用Aerzen提供的第3台变速鼓风机之后，这家位于Bad Reichenhall的污水处理厂能够调节自己的供气流量来适应工艺对溶解氧的要求，从而实现了特别高的运行经济性。那些规格较小的1999年安装的鼓风机机组可以在低负荷期间单独或联合运行，而较大规格的Delia Hybrid鼓风机在高负荷期间运行。

这家位于Bad Reichenhall的污水处理厂投运于1981年，原先针对58000人口当量设计。这座工厂采用了一套机械－生物－化学工艺的流程工艺，并实施了目标明确的硝化、生物磷酸盐除去以及化学磷酸盐沉淀处理。在这个分为3级的处理工艺当中，粗大固体先被滤除，如沙子、砾石和砂粒这些比重大于水的物质被分离除去，积聚在表面的油脂被撇去。然后是第2级生物处理，即在曝气活性污泥池内发生。在这个污泥池内，由微生物对污水执行彻底的清洗过程，这些微生物将污水作为获取能量和进行繁殖的来源。这里有必要采取大量的技术措施以便让这些微生物能够在污水池处于最优生存条件。原本这个过程通常要持续数周，但在污水处理厂的受控条件下只需几个小时就能完成。这正是一个技术帮助大自然的范例，否则大自然并没有这样强大的能力来处理掉如此多的废物垃圾。这表明了将氧气在精密受控条件下引入至活性污染池内是非常有必要的。

图1  全球性的创新产品：Delta Hybrid

从涡轮压缩机转向使用Aerzen鼓风机

原先，两台涡轮压缩机生成氧气流，然后经由陶瓷扩散器连续鼓入至曝气池。工厂于1994年从另一家制造厂商购进了一台变频控制回转式罗茨鼓风机，以帮助更精确地控制氧气的流量。但是，这台鼓风机没有达到要求并于次年沦为一台备用的冗余设备。

这座污水处理厂在1995年进行的翻建项目中引入了硝化和反硝化工艺，他们采用了不同的曝气管理方式。空气流量不再是连续不变的，而是必须根据需求不断地进行调整。此外，氧气也不再经由陶瓷扩散器而是经由膜式扩散器导入曝气池。Bad Reichenhall污水处理厂经理Markus Schmied表示：“这次曝气工艺的重大变更必须得到氧气生产和供应技术的相应变更。”

正是由于这个原因，两台1981年生产的涡轮压缩机被替换成了两台完全相同的Aerzen变频回转罗茨鼓风机。这些Aerzen鼓风机仍在运行中，所供应空气的流量范围是1200~2500 m3/h。“在工厂翻建后，我们采用的新处理方式不仅要求在曝气池内根据需求量进行氧气供应，而且需要更宽广的运行范围。我们利用Aerzen变频控制鼓风机于1999年第一次达到了这个目标。”Schmied先生解释说。

Bad Reichenhall污水处理厂采用了全自动化的曝气控制系统，这套系统分成若干段，每一段都配备了电动阀门和平板式曝气器。每个段的曝气过程都单独控制，以满足根据氨浓度或硝酸盐浓度确定的实际氧气量。由于曝气器板只能承受一个经过精心确定的最大压力，所以必要的空气流量只能通过曝气表面积和/或曝气时间的变动来变化。这些为了满足氧气需求量而连续进行的空气气流调整的目标于1999年在两台Aerzen根据需求量进行变频控制的回转式罗茨鼓风机（每台鼓风机的供气流量范围为1200~2500 m3/h）试运行时达成。如今，在低负荷期间流入量最低时，一台鼓风机的运行就可以完全达成这个任务。在高负荷期间，第2台鼓风机自动切换投入运行，两台鼓风机并联同步运行。据Markus Schmied表示，自那时起，这些鼓风机已经运转了约30000h（至2010年5月），而且由于没有任何问题出现，它们还将继续运行下去。直至2009年为止，那台1994年从另一厂家购入的鼓风机一直保持在冗余备用状态下。那台鼓风机从来没有满足过运营方的期望并且造成大额维护成本。

图2  氧气流入污水处理设施

创新产品——Aerzen制造的Delta Hybrid系列

Aerzen提供的Delta Hybrid系列产品采用了独特而创新的设计理念。传统回转式罗茨鼓风机在典型情况下可达到最高1×105Pa（15 psi）的压力。而设计采用更高压力的单级螺杆式压缩机尽管非常高效，但是对于低压应用来说是“大材小用”，并且投资也“过于昂贵”。但是，需要低压系统的处理厂倾向于采用鼓风机，而需要高压系统的处理厂倾向于采用螺杆压缩机。而Aerzen正是成功地占据了这一市场。这家公司自1868年起一直在生产回转式鼓风机，并从1943年起制造免润滑油螺杆压缩机产品。而新型产品免润滑油Delta-Hybrid系列产品将这两种技术的优点结合于一身。新Delta Hybrid产品系列设计适用于任何需要将空气压缩至1.5×105Pa（22 psig）的空气和天然气，这在污水处理厂、化学工业、电厂或粉末材料的气力运输或卸载中都有用到。这款新回转式罗茨压缩机系列已经在Aerzen客户旗下的工厂成功运行了3年。目前Aerzen公司已经结束了这一广泛的实地试验阶段，并宣告Delta Hybrid的市场已准备就绪。所有这些实地试验机组都处于Aerzen远程控制的连续监控之下。目前可供货的新Delta Hybrid系列拥有以下性能范围：

流量：10~70 m3/min（350~500cfm）；

应用领域：可用于空气、正压力或真空用途；

压力范围：0~1.5×105Pa （0~22psig)；

真空范围：最高至7×104Pa。

Aerzen的新Delta Hybrid系列可以轻松定制以满足具体需求，在效率方面拥有可匹敌涡轮鼓风机的实力，同时具备正排量鼓风机所具备的优势。

性价比非常具有吸引力，投资、能源和维护成本远低于同等的涡轮压缩机或螺杆压缩机；

与涡轮压缩机相比，Delta Hybrid系列的性能只有在变化不定的入口温度（夏季或冬季）或压力条件下才会呈现出微小的变化；

与传统系统相比，具有显著提升的能源效率和高达15%的节能效果；

低维护成本和维修成本；

坚固耐用的轴承设计（即使在最大负荷下也能达到60000h的额定性能）；

归功于优异的效率和热管理的低排风口温度、紧凑型设计、皮带驱动装置、自动皮带张紧装置以及电动机铰合板、并行布置方式、正面运行、运行中润滑油检查和加注能力、低噪声水平、可选配的控制装置AS300 AER-tronie，并且适用于室外安装；

非常宽广的流量控制范围（25%~ 100%）并且易于使用和操作。

基于需求的氧气生产

这台新Delta Hybrid机组自2009年起一直在向Bad Reichenhall的污水处理厂供应氧气。性能范围非常大，从1200m3/h至峰值的5000m3/h。其最高性能容量比1999年安装的鼓风机高出1倍。但是，这台机组目前只按4000m3/h的能力在运行着，也就是曝气板所允许的最大吞吐量。这台Delta Hybrid机组只在高氧求需求期间使用。在低需求期间，只使用一台较小规格的机组（范围从1200m3/h至2500m3/h）或与另一台较小规格的机组联合使用。正如Markus Schmied所强调：“通过采用以需求量为基准的氧气供应系统，我们就能一直让曝气池达到最优化的溶解氧水平。由于每台机组都在其能够高效转换能源的理想功率范围内运行，工厂就能以最经济的方式运行。此外，新Delta hybrid鼓风机耗能降低了15%。我们还假设维护间隔期为大约16000h，而非之前1999年安装鼓风机通常的5000h，这也是我们一直能够降低维护成本的原因。采用新Delia Hybrid鼓风机后，我们即使在维护期间也能随时保证充足的空气供应。”

大致清洁过后，污水将流入活性污泥池，实际上细菌和微生物便使用于此。污泥池分成若干部分，一些根本不引入氧气，一些只在需要时引入，另一些则连续不断地引入氧气。溶解氧传感器提供着污泥池内所需的相关信息，曝气空气流量根据这些信息在7×104Pa（10psi）的恒定压力下自动调节。

在提供了足够的氧气后，就会只有一台1999年安装的Aerzen变速鼓风机继续运行。

当氧气含量过低时，处于静止状态下的曝气池段将供入空气，而那些持续运行的池段将接受到更多的空气。于2009年试运行的Delia Hybrid鼓风机一直是惟一的空气供应设备，而较高的需求量可以通过启动第2台较小的鼓风机来满足。

通过增加来自Delta Hybrid鼓风机的氧气供应量，氧气的数量将再一次达到理想数值。这些可调速鼓风机将在并联运行时保持其目标数值。曝气板承受的最大压力决定着最大空气流量，而在超过理想的溶解氧（DO）数值后，较大的鼓风机将自动停机并退出供气管网。随后，较小机组中的一台鼓风机接手空气流量的生产任务。

快速回收投资

“我们使用Aerzen回转式鼓风机已经超过了10年。这些鼓风机工作稳定，以致于我们多数时候在它们安装完后就忘记了它们的存在。污水处理厂至关重要的选择标准是生产溶解氧所需的能耗成本。从长期来看，能耗成本远高于初期投资。因此，投资采用节能型鼓风机必能收回成本。

正如Mark Smith所宣称的，“这点特别适用于新Delta Hybrid系列鼓风机，它所消耗的能源比以往任何机型都低15%。”