使用爪式压缩机改善沉砂池的分离效率

曝气砂池作为污水处理的第一道工序，是实现污水优化经济运行的重要工艺步骤。 将砂石及其他矿物质材料分离出来，从而保护下游净化工艺免受磨蚀、堵塞以及由此产生的沉积物的损害。在德国路德维希堡区 Poppenweiler 污水处理厂的沉砂池中，Busch 普旭受频率控制的 MINK 干式爪式压缩机优化了沉砂、油脂等物质的分离效率， 这一过程无需对沉砂池的几何结构做改动。

Poppenweiler 污水处理厂

Poppenweiler 污水处理厂的服务人口约为 31,000 人，是路德维希堡市政污水处理服务公司自营活动的一部分，该公司还管理着 Eglosheim 地区（服务人口相当于 18,500 人）和 Hoheneck 地区（服务人口相当于 167,000 人）的污水处理设施。该污水处理厂于 1976 年投入使用，并在 1994 年到 1996 年间进行了大规模的扩建和现代化改造。原因是原有的污水处理设施已无法满足净化性能要求，尤其是在氮和磷的分解方面的性能。此外，Affalterbach 和 Marbach-Siegelhausen 社区也被连接到了 Poppenweiler 污水处理厂。如今，这座服务人口相当于 31,000 人的 4 级污水处理厂的占地面积达 342 公顷。

建造于 1976 年、长达 15 米的沉砂池（图 1）至今仍在使用。在 20 世纪 90 年代的扩建和现代化改造过程中，该沉砂池并没有被扩建，因此已达到了其处理能力的极限。初级沉淀池和下游曝气池中的沉积物使这一问题变得非常明显。因此，路德维希堡市政污水处理服务公司下辖的三个污水处理厂的运营经理 Walter Eichinger 开始寻找尽可能经济地优化沉砂池分离效率的解决方案。

根据德国水、污水和废弃物处理协会（DWA）的指南，路德维希堡市政污水处理服务公司项目经理 Helmut Riegraf 计算出了沉砂池所需的尺寸，以便将砂砾和悬浮物质（如油脂）与有机悬浮物进行更好地分离。结果发现，沉砂池至少需要延长三米，以降低流量，从而达到理想的分离效率。由于扩建沉砂池需要高昂的建造成本和停工期，Walter Eichinger 和 Helmut Riegraf 考虑了通过曝气来优化污水循环的方案。
他们希望通过改变空气体积流量来改变污水中滚动速度所产生的湍流动能。因此，他们计划巧妙运用流速来调控因曝气而产生的废水垂直循环及其前进运动。

Busch 普旭的正压解决方案及其对客户的优势

已安装的转子鼓风机不具备调节功能，因此它只能以 0.5 bar 的正压提供恒定的体积流量。当时，Walter Eichinger 联系了 Busch 普旭。Busch 普旭建议安装一台带有外部变速驱动装置的 MINK 干式爪式压缩机（图 2）。该压缩机也能提供 0.5 bar 的恒定正压，但可以通过变频器调节体积流量，从而可以根据现有沉砂池的要求进行精确调节。利用爪式压缩机的工作原理，可以在 20 至 60 赫兹的较大范围内进行调节，而不会影响所产生的正压。

Walter Eichinger 使用 Busch 普旭的新型 MINK 干式爪式压缩机进行了数周的测试，以在沉砂池中实现理想的分离效率。他最终得出的结论是，压缩机在 35 赫兹的频率下运行可获得理想效果，并且这在很大程度上不受污水污染或流量的影响。当污水量较大时，只需增加抽吸砂砾的间隔时间即可。MINK 干式爪式压缩机本身的噪音已显著降低，但仍然被安装在原来的隔音罩内。变频器被安装在墙壁上，易于触及，因此在需要时只需按下按钮即可轻松改变转速。
现在，该解决方案通过沿着沉砂池（图 3）安装在深度为 2.9 米处的几个喷嘴，精确引入所需的空气量。它们在污水中产生的滚动运动现在通过其循环速度进行调节，从而使砂砾和其他矿物质沉积在沉砂池的通道中。同时，有机物保持悬浮状态，通过初级沉淀池从沉砂池流出至曝气池，在那里进行脱氮处理。如果曝气不充分而导致滚动运动过弱，可能会导致有机物以污泥的形式沉积在池底和沉砂池通道中。油脂和其他悬浮物质的分离效果也得到了改善，因此它们浮在油脂捕集器的顶部，便于撇除。

通过这种方式，可以以相对较低的成本增加已有 40 多年历史的砂池的容量，以便尽可能少的沙子和其他矿物进入并沉淀到下游的机械和有机处理步骤中， 这也提升了整个污水处理厂的功能性和可靠性。

此外，Walter Eichinger 还注意到新型 MINK 干式爪式压缩机的另一个优势：与之前的转子鼓风机相比，干式爪式压缩机更加节能，并配备了 IE3 节能电机，这意味着它可以节约约 33% 的能源。维护仅限于由 Busch 普旭服务工程师每年换一次油。