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关于污水厂罗茨风机噪声的治理案例

* 来源: * 作者: 小茂控 * 发表时间: 2011-11-19 14:36:17 * 浏览: 4

某省某污水处理厂全套引进国外技术与设备,采用射流曝气活性污泥法处理工艺。送风选用罗茨风机,型号为RV73.5L2G,德国制造。主要技术参数:风压73kPa,风量112m3/min,转速960r/min,配套电机功率183kW。风机房共安装了9台罗茨风机,目前正常生产只开2台,将来二期工程投产后需开4台。
  虽然工程设计时已采取了对罗茨风机加隔声罩等噪声控制措施,但运行后鼓风曝气系统噪声污染仍然十分严重。风机房内噪声平均值达118.8dB(A);曝气池靠近送风道处的噪声达111.6dB(A);风机房相邻西厂界噪声达75.5dB(A),超过所在区域厂界噪声标准值(夜间)30.5dB(A)。

  1 罗茨风机隔声罩的改进设计

  罗茨风机是一种强噪声的机电产品,其噪声主要包括进气口和排气口辐射的空气动力性噪声、机壳及轴承辐射的机械性噪声、基础振动辐射的噪声、电动机噪声[1]。
  在原工程设计中已采取了一定的噪声控制措施,主要有:给每一台罗茨风机加隔声罩,罩外壁材料为玻璃钢,内壁材料为穿孔钢板,中间填玻璃棉。罗茨风机进气口加消声器、空气滤清器,它们横卧于罩内。风机所需空气通过一根直径420mm玻璃钢管由室外引入隔声罩内,室外进气口加有玻璃钢材料制作的阻性消声器,见图1。

 

  罗茨风机加隔声罩可有效降低其机壳及轴承辐射的机械性噪声、电动机噪声;进气口加消声器可有效降低进气口辐射的空气动力性噪声。为了解决机器散热,利用罗茨风机工作时罩内形成的负压吸入外界空气冷却,这种降温方法从技术上也是合理的。
  水厂投入运行后发现隔声罩门不能关闭,否则跳闸,罗茨风机不能正常工作。在隔声罩门打开的情况下,隔声罩已基本无降噪作用。分析失败的原因有三方面:
  ① 气流组织不合理。原设计中隔声罩进气口和罗茨风机进气口均位于隔声罩内上部,气流形成短路,位于隔声罩下部的电动机等部件得不到有效冷却。
  ② 隔声罩进气口截面积较小,进气阻力较大,增加了罗茨风机负荷。
  ③ 隔声罩为了保证有效隔声,除密闭性好外,还使用了较厚的玻璃棉材料。它既是吸声材料,也是保温材料,因此隔声罩散热能力很差。本工程中的鼓风机是间歇工作,在非工作时间,罩内不形成负压,罩外空气不能进入罩内起散热作用,鼓风机再工作时环境温度将较高。
  为了节省治理费用,在工程设计时没有重新设计隔声罩,而是根据对失败原因的分析,对原隔声罩进行了改进,采取的措施从比较图1(b)与图1(a)中可看出,主要有:
  ① 将隔声罩进气口从罩上方改到下方,使气流能够流经电动机与罗茨风机机体,对它们进行冷却。
  ② 进气口截面积从0.126m2增加到0.384m2。
  ③ 进气口由室外进风改为室内进风,不仅减少通风阻力,而且改善了风机房内通风状况。
  ④ 进气口配用了折板式阻性消声器。
  ⑤ 在罩内增设新的强制通风设施。在隔声罩上方加一排气扇,它仅在罗茨风机不工作时运行;排气扇外加装消声器,以降低从排气口泄出的噪声;在排气扇与消声器间设简易逆止阀,以防止罗茨风机工作时室外气流由此进入。
  ⑥ 将罗茨风机泄压口由室外移至隔声罩内,并配用消声器,其对外环境影响可忽略。采取上述措施后,即使在夏季最热天气,隔声罩门也不需要打开,隔声罩的降噪作用得到保障。工程竣工后测量,罩内噪声为106.8dB(A),罩外进气口处噪声已降至82.5dB(A)。

  2 罗茨风机排气口消声器的设计

  在原工程设计中,虽然重视了罗茨风机进气口噪声控制,但却没有重视排气口噪声控制,这是噪声控制失败的另一个主要原因。罗茨风机排气口噪声很强,他不仅通过排气管道向外辐射,而且能够激起排气管道产生强烈的再生噪声。
选择罗茨风机隔声罩内靠近风机排气口处作测点①,选择罗茨风机隔声罩外汇流管下靠近风机排气管处作测点②。用B&K2230声级计和B&K1625带通滤波器测量了A声级和噪声频谱,测量结果见表1。

 

表1 罗茨风机隔声罩内外噪声测量值dB 测点 时间 倍频程频带声压级 A声级
63.0Hz 125Hz 250Hz 500Hz 1 000Hz 2 000Hz 4 000Hz 8 000Hz
① 治理前 110.6 103.6 105.1 108.1 102.4 96.2 90.3 85.8 108.1
② 治理前 90.4 96.2 111.2 110.7 114.8 111.0 100.0 88.3 116.2
② 治理后 87.5 88.1 85.2 89.8 80.5 76.7 69.9 64.1 87.8

  隔声罩有一定的隔声量,因此罩外测点②的A声级应低于罩内测点①,但实际测量值反之,说明罩外有其他强噪声存在,这就是管道再生噪声。从噪声频谱差别也可看到这一点,罩内测点噪声呈明显中低频特性,这是风机的频谱特点[1];罩外测点噪声呈明显中高频特性,这是再生噪声的频谱特点。根据两个声级合成计算公式,可推算出再生噪声达116.1dB(A)。
  管道传声是固体传声,随传播距离增加衰减很小,因此整个管道均向外辐射噪声,成为典型的线声源。本工程地面以上管道长达300 m,所以污染情况相当严重。由上面分析可知,降低罗茨风机排气口气流噪声是本工程另一个重要措施。加装消声器是降低气流噪声的有效手段,根据罗茨风机噪声频谱,设计了阻抗复合式消声器,其结构见图2。

   

  该消声器有下列技术特点:
  ① 为方便制造和维护,消声器分成阻性、抗性两段,中间以标准法兰相连接。
  ② 吸声材料选用离心玻璃棉毡,为了提高低频消声效果,消声器阻性段离心玻璃棉毡厚度设计为150mm。
  ③ 消声器有效长度增加,可提高消声量。设计时将原罗茨风机排气口逆止阀到风量调节阀之间“S”形管道改为“L”形,降低了风量调节阀高度,从而使消声器长度增加,消声器有效长度已达1800mm。
  ④ 消声器出口直径大于进口直径,有效通道截面积增加近1倍,使进入汇流管的气流速度由原来的23.2m/s降低为12.3m/s,减少了对汇流管的撞击,达到了降低再生噪声的目的。
  ⑤采取特别结构措施,保证使用安全。本工程通过气体压力高达73kPa,而国内定型生产的各类罗茨风机消声器限定通过气体压力低于50kPa[2]。
  罗茨风机排气口加装消声器后,对汇流管还采取了下列再生噪声控制措施:
  ① 减少管道截面变化。原汇流管由三个不同直径段组成,现统一为一种直径,降低了由于管道截面变化引起的涡流噪声。
  ② 增大管道直径。原汇流管最大直径800mm,现增至1100mm,降低了风速,可降低涡流噪声,也减少了“T”形口处气流对管壁的撞击,从而降低机械振动噪声。
  ③ 改善管道支撑。汇流管通过钢箍固定于支架,将原固定于电缆沟盖板上的支架改为直接固定在地面上。在汇流管与钢箍间垫橡胶条以增加管道振动阻尼。
  采取上述措施后,测点②噪声已从116.2dB(A)降至87.8dB(A),在室外主送风道入口处再加装一台阻抗复合式消声器后,曝气池靠近送风道处噪声已由111.6dB(A)降至63.8dB(A)。

  3 提高风机房围护结构隔声量的措施

  污水处理厂所在区域厂界噪声夜间标准为45dB(A),经过计算,采取上述措施后还不能达标。然而,再对罗茨风机本身采取进一步噪声控制措施,不仅存在技术困难,而且费用较高,故采取提高风机房围护结构隔声量的办法,主要措施为:
  ① 风机房门改为隔声门。原来的门为普通木门,而且门缝较大,实测隔声量不足10dB(A)。为此,参照J649国家标准图制作了隔声门,设计隔声量25dB(A)。
  ② 风机房临厂界西侧窗户封砌,东侧窗户改为隔声窗,供采光。为了降低治理费用,隔声窗系在原有窗户内侧再加装一层固定玻璃窗做成,两层窗户间作吸声处理。
  ③ 在东墙下部进风口设置消声进风柜。进风口有效面积根据二期工程完工后所需进风量确定,风速控制在6m/s。消声进风柜的消声片厚度设计为80mm,片间距为100mm,消声片可从柜中抽出,以便清扫积尘。
  ④ 在西墙设两台低噪声排气扇,并配消声器。排气扇是为夏季通风降低室内气温用。
  ⑤ 满铺吸声吊顶。吸声吊顶不仅降低了风机房内的混响噪声,而且提高了隔声薄弱的屋顶的隔声量。
  噪声治理工程已经竣工,市环境监测站在开动4台罗茨风机情况下(今后可能有的最大工况)测量,风机房内噪声平均值已降至85.5dB(A);厂界噪声降至43.5dB(A),达到国家有关噪声标准。