童宏杰，何林林，潘衛(wèi)東，余永增，童銀梅

（1.中國(guó)石油蘭州石化公司設(shè)備維修公司；2.中國(guó)石油蘭州石化公司質(zhì)檢部，甘肅 蘭州 730060）

某污水處理廠(chǎng)所引進(jìn)的浮選曝氣設(shè)備為美國(guó)麥王生產(chǎn)的CAF150系列曝氣機(jī)，此設(shè)備自投用以來(lái)，故障頻繁，既影響了生產(chǎn)，也造成維修費(fèi)用居高不下。為保障曝氣機(jī)長(zhǎng)周期運(yùn)行，對(duì)其進(jìn)行改造十分必要。

一、曝氣機(jī)的工作原理

渦凹?xì)飧〉墓ぷ髟硎抢脺u凹?xì)飧C(jī)高速旋轉(zhuǎn)的葉輪在水中形成負(fù)壓，通過(guò)軸中的吸氣管將空氣吸入水中，同時(shí)利用高速旋轉(zhuǎn)的葉輪將吸入水中的空氣剪切成微細(xì)氣泡，并使污水和氣泡充分混合、接觸，加入浮選劑或混凝劑后，使含油污水中的乳化油與氣泡更好地粘附，并隨氣泡一起上浮至水面形成浮渣，浮渣通過(guò)刮渣機(jī)去除（圖1、圖2）。

二、曝氣機(jī)運(yùn)行狀況及故障分析

1.曝氣機(jī)基本參數(shù)及存在問(wèn)題

該曝氣機(jī)性能參數(shù)如表1所示。

表1 CAF150曝氣機(jī)規(guī)格參數(shù)

存在的問(wèn)題主要有以下幾點(diǎn)。

（1）葉輪損壞。葉片卷邊，撕裂嚴(yán)重。

（2）機(jī)械密封泄漏。將葉輪端的下端端節(jié)拆除，內(nèi)部有大量積水，機(jī)械密封發(fā)生泄漏。機(jī)封為內(nèi)裝式結(jié)構(gòu)。

（3）軸承損壞。

（4）主軸損壞。個(gè)別曝氣機(jī)拆卸后發(fā)現(xiàn)主軸在螺紋連接處產(chǎn)生斷裂，兩節(jié)軸脫開(kāi)。

2.原因分析

（1）短節(jié)安裝歪斜，使主軸彎曲變形。主軸螺紋處為剛性連接，由于在上半截軸上安裝了兩套軸承，如果安裝時(shí)軸下端法蘭面存在傾角，將迫使主軸下端產(chǎn)生彎曲，對(duì)主軸螺紋處產(chǎn)生彎矩，有可能使主軸在螺紋處斷裂。

（2）主軸安裝歪斜，由軸承強(qiáng)制校正，軸承受力損壞。安裝時(shí)主軸在螺紋處產(chǎn)生歪斜，葉輪端軸承迫使軸承與套筒同心，軸的反作用力對(duì)葉輪端軸承產(chǎn)生徑向力，會(huì)導(dǎo)致軸承損壞。

（3）葉輪浸入泥沙，泥沙對(duì)葉輪產(chǎn)生阻力，影響曝氣機(jī)正常工作。由于處理介質(zhì)中含有大量泥沙等固體顆粒，這些固體顆粒將沉積到曝氣池底部。泥沙長(zhǎng)期積累淹沒(méi)葉輪，使葉輪受到很大阻力，主軸扭矩也持續(xù)增大，最終可使主軸發(fā)生斷裂。

（4）泥沙侵入機(jī)封。機(jī)封為內(nèi)裝式，當(dāng)泥沙沉積達(dá)到一定高度后，機(jī)封的彈簧沒(méi)入泥沙中，污水進(jìn)入曝氣機(jī)內(nèi)部損壞軸承。機(jī)封位于介質(zhì)內(nèi)側(cè)，當(dāng)泥沙沉積后固體顆粒進(jìn)入機(jī)封彈簧內(nèi)，阻礙彈性元件發(fā)揮效力，使密封端面壓力得不到補(bǔ)償，機(jī)封發(fā)生泄漏。在機(jī)封泄漏后，污水進(jìn)入曝氣機(jī)內(nèi)，損壞軸承，使曝氣機(jī)不能正常工作。

三、曝氣機(jī)的改造

1.主軸長(zhǎng)度改短，將兩節(jié)空心軸改為一根空心軸

在不影響生產(chǎn)的情況下，更改主軸長(zhǎng)度，將主軸提升，保證在一定的清理周期內(nèi)曝氣機(jī)葉輪能離開(kāi)泥沙，以使曝氣機(jī)長(zhǎng)周期運(yùn)行。改造前、后主軸的長(zhǎng)度尺寸與結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖3。

圖3 改造前、后主軸結(jié)構(gòu)圖

主軸原長(zhǎng)為1 880mm，為了使葉輪離開(kāi)沉積物層，應(yīng)適當(dāng)減小主軸長(zhǎng)度。經(jīng)測(cè)量，現(xiàn)有池深度為2m，預(yù)留清理周期泥沙沉積高度500mm，為了保證曝氣效果，再在泥沙接觸面上方預(yù)留100～200mm，最后確定新軸長(zhǎng)度為1 350mm。

此外，將兩節(jié)空心軸改為一根空心軸，消除因螺紋處應(yīng)力集中、安裝不到位使兩軸不同心可能出現(xiàn)的問(wèn)題。

2.軸承支撐、密封及其他改造

因去除了中間螺紋連接、主軸長(zhǎng)度改短，相應(yīng)的原中間的支撐軸承也被去除，將主軸支撐改為僅上、下兩套軸承的支撐。

改造機(jī)械密封環(huán)的端面材料，使其符合介質(zhì)條件。將機(jī)封的靜環(huán)材料由原來(lái)的石墨改為與動(dòng)環(huán)材質(zhì)相同的硬質(zhì)合金材料。

此外，在曝氣機(jī)后加一隔板，使污水通過(guò)隔板溢流入刮渣池，這樣使水流有一個(gè)向上的帶動(dòng)作用，將污水中的雜質(zhì)帶到曝氣機(jī)的工作區(qū)域，以保證曝氣效果。但是隔板會(huì)造成泥沙沉積，為保證生產(chǎn)正常運(yùn)行，還要經(jīng)常清理池底。

改造后的曝氣機(jī)再未發(fā)生過(guò)原來(lái)的故障。在工作效果不變的前提下達(dá)到長(zhǎng)周期運(yùn)轉(zhuǎn)。

[1]張慧.對(duì)污水處理曝氣系統(tǒng)的認(rèn)識(shí)[J].機(jī)電信息，2009 (27)：28-30.

[2]王振華.曝氣機(jī)的安裝技術(shù)[J].福建建材，2006(3)：85.