使用爪式壓縮機改善沙池分離效率

作為廢水處理設施的第一個處理步驟，曝氣式沙池是實現最佳且經濟的廢水處理的重要過程步驟。 將沙子和其他礦物質分離出來，可保護下游淨化過程，避免磨損、堵塞和最終沉積物造成的損壞。在德國路德維希堡區的波彭韋勒廢水處理廠的沙池中，現已使用速度控制型 Busch 真空解決方案 MINK 爪式壓縮機，從而最佳化沙子、油脂和油的分離效率。無需對沙池幾何形狀進行改造即可實現。

波彭韋勒廢水處理廠

波彭韋勒廢水處理廠的人口當量 (PE) 為 31,000，是路德維希堡市政排水服務（還包括埃格洛斯海姆區（18,500 PE）和霍赫內克區（167,000 PE）廢水處理廠）內部營運活動的一部分。廢水處理廠於 1976 年投入運作，並在 1994 年至 1996 年間進行大幅擴建和現代化改造。這是因為舊廢水處理廠不再能滿足淨化性能要求，主要是氮氣和磷的分解。此外，阿法爾特巴赫和馬爾巴赫-西格爾豪森的社區也接入波彭韋勒廢水處理廠。如今，這座當量為 31,000 PE、規模為 4 級的廢水處理廠佔地 342 公頃。

長達 15 公尺的沙池（圖 1）建於 1976 年，至今仍在使用。在 1990 年代的擴建和現代化改造期間，它並未擴大，因此已達到其處理能力之極限。這可明顯從初沉池和下游曝氣池內有沙子沉積看出。因此，路德維希堡市政排水服務的三家廢水處理廠營運經理 Walter Eichinger 開始尋找解決方案，以盡可能經濟的方式優化沙池的分離處理能力。

依德國水、廢水和廢棄物處理協會 (DWA) 之指導方針，路德維希堡市政排水服務的專案經理 Helmut Riegraf 計算沙池的必要尺寸，以便將沙子和懸浮物（如油、油脂）與有機懸浮物最佳分離。結果是，沙池需要至少加長三公尺以降低流速，從而達到最佳分離效果。由於擴建沙池需要耗費可觀的建造費用及停機時間，因此 Walter Eichinger 與 Helmut Riegraf 考慮透過曝氣優化廢水循環。
他們希望藉由改變空氣體積流量，從而改變由攪動速度產生的湍流動能。因此，他們想要利用流速來影響曝氣及其向前運動所造成的廢水垂直循環。

Busch 正壓解決方案及其對客戶的益處

已安裝的魯式鼓風機無法調整，因此在 0.5 bar 正壓下提供恒定流量。當時，Walter Eichinger 聯絡 Busch 真空解決方案。本公司建議安裝 MINK 爪式壓縮機（圖 2）搭配外部變速驅動。這款壓縮機同樣提供 0.5 bar 恒定正壓，但可使用變頻器調整流量，以便能根據現有的沙池要求精確調整流量。利用爪式壓縮機的操作原理，可在 20 至 60 Hz 的大範圍內進行調整，而不會影響產生的正壓。

Walter Eichinger 使用 Busch 新款 MINK 爪式壓縮機進行數週測試，以達到沙池的最佳分離效率。他最終得出的結論是，壓縮機在 35 Hz 下的運行效果最好，而且這在很大程度上不受廢水污染或流速影響。廢水量大時，只需增加抽吸沙子的間隔時間。MINK 爪式壓縮機安裝在舊魯式鼓風機的聲音櫃內，儘管噪音明顯較低。變頻器安裝在牆面上且易於接近，因此在需要時只要按下按鈕即可輕鬆變更轉速。
目前，該解決方案透過沿著沙池全長（圖 3）加裝的數個噴嘴引入所需的精準空氣量，安裝深度為 2.90 公尺。其在廢水中產生的攪動現由循環速度調節，使沙子和其他礦物質沉積在水槽的沙池通道中。同時，有機物保持懸浮狀態，然後離開沙池，經由初沉池進入曝氣池，在此進行脫氮。因曝氣不足而導致攪動運動過弱，可能會造成有機物以泥漿的形式不必要地沉積在水槽底部和沙池通道中。油、油脂和其他懸浮物質的分離效果也得到改良，其游離於隔油池頂部並可予以清除。

這樣一來，以相對較低的成本增大已運行 40 多年的沙池容量，使盡可能少的沙子和其他礦物質能夠進入並沉積於下游機械和有機處理步驟。這也改善整個廢水處理廠的功能性和可靠性。

而且，Walter Eichinger 也發覺全新 MINK 爪式壓縮機的另一個優點：與先前的魯式鼓風機相比，爪式壓縮機能效更高，並配備 IE3 節能馬達，節約能源約 33%。維護僅限於每年由 Busch 服務技術人員換油。