污水處理廠羅茨風機噪聲的綜合治理
摘要：某城市污水處理廠采用射流曝氣活性污泥法處理工藝,，送風用羅茨風機，噪聲污染十分嚴重,。在采取改進隔聲罩設計,、加接消聲器、控制管道再生噪聲,、提高風機房圍護結構隔聲能力等綜合治理措施后,，其噪聲污染已控制到國家允許標準以下。
關鍵詞：噪聲控制,，羅茨風機,，綜合治理
山東省某污水處理廠全套引進國外技術與設備，采用射流曝氣活性污泥法處理工藝,。送風選用羅茨風機,，型號為RV73.5L2G，德國制造,。主要技術參數(shù)：風壓73kPa，風量112m3/min,，轉速960r/min,，配套電機功率183kW。風機房共安裝了9臺羅茨風機,，目前正常生產只開2臺,，將來二期工程投產后需開4臺。
雖然工程設計時已采取了對羅茨風機加隔聲罩等噪聲控制措施,，但運行后鼓風曝氣系統(tǒng)噪聲污染仍然十分嚴重,。風機房內噪聲平均值達118.8dB(A)；曝氣池靠近送風道處的噪聲達111.6dB(A),；風機房相鄰西廠界噪聲達75.5dB(A),，超過所在區(qū)域廠界噪聲標準值(夜間)30.5dB(A)。
1 羅茨風機隔聲罩的改進設計
羅茨風機是一種強噪聲的機電產品,，其噪聲主要包括進氣口和排氣口輻射的空氣動力性噪聲,、機殼及軸承輻射的機械性噪聲、基礎振動輻射的噪聲,、電動機噪聲［1］,。
在原工程設計中已采取了一定的噪聲控制措施,，主要有：給每一臺羅茨風機加隔聲罩，罩外壁材料為玻璃鋼,，內壁材料為穿孔鋼板,，中間填玻璃棉。羅茨風機進氣口加消聲器,、空氣濾清器,，它們橫臥于罩內。風機所需空氣通過一根直徑420mm玻璃鋼管由室外引入隔聲罩內,，室外進氣口加有玻璃鋼材料制作的阻性消聲器,，見圖1。
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羅茨風機加隔聲罩可有效降低其機殼及軸承輻射的機械性噪聲,、電動機噪聲,；進氣口加消聲器可有效降低進氣口輻射的空氣動力性噪聲。為了解決機器散熱,，利用羅茨風機工作時罩內形成的負壓吸入外界空氣冷卻,，這種降溫方法從技術上也是合理的。
水廠投入運行后發(fā)現(xiàn)隔聲罩門不能關閉,，否則跳閘,，羅茨風機不能正常工作。在隔聲罩門打開的情況下,，隔聲罩已基本無降噪作用,。分析失敗的原因有三方面：
① 氣流組織不合理。原設計中隔聲罩進氣口和羅茨風機進氣口均位于隔聲罩內上部,，氣流形成短路,，位于隔聲罩下部的電動機等部件得不到有效冷卻。
② 隔聲罩進氣口截面積較小,，進氣阻力較大,，增加了羅茨風機負荷。
③ 隔聲罩為了保證有效隔聲,，除密閉性好外,，還使用了較厚的玻璃棉材料。它既是吸聲材料,，也是保溫材料,，因此隔聲罩散熱能力很差。本工程中的鼓風機是間歇工作,，在非工作時間,，罩內不形成負壓，罩外空氣不能進入罩內起散熱作用,，鼓風機再工作時環(huán)境溫度將較高,。
為了節(jié)省治理費用,，在工程設計時沒有重新設計隔聲罩，而是根據(jù)對失敗原因的分析,，對原隔聲罩進行了改進,，采取的措施從比較圖1(b)與圖1(a)中可看出，主要有：
① 將隔聲罩進氣口從罩上方改到下方,，使氣流能夠流經電動機與羅茨風機機體,，對它們進行冷卻。
② 進氣口截面積從0.126m2增加到0.384m2,。
③ 進氣口由室外進風改為室內進風,，不僅減少通風阻力，而且改善了風機房內通風狀況,。
④ 進氣口配用了折板式阻性消聲器,。
⑤ 在罩內增設新的強制通風設施。在隔聲罩上方加一排氣扇,，它僅在羅茨風機不工作時運行,；排氣扇外加裝消聲器，以降低從排氣口泄出的噪聲,；在排氣扇與消聲器間設簡易逆止閥,，以防止羅茨風機工作時室外氣流由此進入。
⑥ 將羅茨風機泄壓口由室外移至隔聲罩內,，并配用消聲器,，其對外環(huán)境影響可忽略。采取上述措施后,，即使在夏季最熱天氣,，隔聲罩門也不需要打開，隔聲罩的降噪作用得到保障,。工程竣工后測量，罩內噪聲為106.8dB(A),，罩外進氣口處噪聲已降至82.5dB(A),。
2 羅茨風機排氣口消聲器的設計
在原工程設計中，雖然重視了羅茨風機進氣口噪聲控制,，但卻沒有重視排氣口噪聲控制,，這是噪聲控制失敗的另一個主要原因。羅茨風機排氣口噪聲很強,，他不僅通過排氣管道向外輻射,，而且能夠激起排氣管道產生強烈的再生噪聲。
選擇羅茨風機隔聲罩內靠近風機排氣口處作測點①,，選擇羅茨風機隔聲罩外匯流管下靠近風機排氣管處作測點②,。用B&K2230聲級計和B&K1625帶通濾波器測量了A聲級和噪聲頻譜,，測量結果見表1。
表1 羅茨風機隔聲罩內外噪聲測量值dB
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隔聲罩有一定的隔聲量,，因此罩外測點②的A聲級應低于罩內測點①,，但實際測量值反之，說明罩外有其他強噪聲存在,，這就是管道再生噪聲,。從噪聲頻譜差別也可看到這一點，罩內測點噪聲呈明顯中低頻特性,，這是風機的頻譜特點［1］,；罩外測點噪聲呈明顯中高頻特性，這是再生噪聲的頻譜特點,。根據(jù)兩個聲級合成計算公式,，可推算出再生噪聲達116.1dB(A)。
管道傳聲是固體傳聲,，隨傳播距離增加衰減很小,，因此整個管道均向外輻射噪聲，成為典型的線聲源,。本工程地面以上管道長達300 m,，所以污染情況相當嚴重。由上面分析可知,，降低羅茨風機排氣口氣流噪聲是本工程另一個重要措施,。加裝消聲器是降低氣流噪聲的有效手段，根據(jù)羅茨風機噪聲頻譜,，設計了阻抗復合式消聲器,，其結構見圖2。
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該消聲器有下列技術特點：
① 為方便制造和維護,，消聲器分成阻性,、抗性兩段，中間以標準法蘭相連接,。
② 吸聲材料選用離心玻璃棉氈,，為了提高低頻消聲效果，消聲器阻性段離心玻璃棉氈厚度設計為150mm,。
③ 消聲器有效長度增加,，可提高消聲量。設計時將原羅茨風機排氣口逆止閥到風量調節(jié)閥之間“S”形管道改為“L”形,，降低了風量調節(jié)閥高度,，從而使消聲器長度增加，消聲器有效長度已達1800mm。
④ 消聲器出口直徑大于進口直徑,，有效通道截面積增加近1倍,，使進入?yún)R流管的氣流速度由原來的23.2m/s降低為12.3m/s，減少了對匯流管的撞擊,，達到了降低再生噪聲的目的,。
⑤采取特別結構措施，保證使用安全,。本工程通過氣體壓力高達73kPa,，而國內定型生產的各類羅茨風機消聲器限定通過氣體壓力低于50kPa［2］。
羅茨風機排氣口加裝消聲器后,，對匯流管還采取了下列再生噪聲控制措施：
① 減少管道截面變化,。原匯流管由三個不同直徑段組成，現(xiàn)統(tǒng)一為一種直徑,，降低了由于管道截面變化引起的渦流噪聲,。
② 增大管道直徑。原匯流管最大直徑800mm,，現(xiàn)增至1100mm,，降低了風速，可降低渦流噪聲,，也減少了“T”形口處氣流對管壁的撞擊,，從而降低機械振動噪聲。
③ 改善管道支撐,。匯流管通過鋼箍固定于支架,，將原固定于電纜溝蓋板上的支架改為直接固定在地面上。在匯流管與鋼箍間墊橡膠條以增加管道振動阻尼,。
采取上述措施后,，測點②噪聲已從116.2dB(A)降至87.8dB(A)，在室外主送風道入口處再加裝一臺阻抗復合式消聲器后,，曝氣池靠近送風道處噪聲已由111.6dB(A)降至63.8dB(A),。
3 提高風機房圍護結構隔聲量的措施
污水處理廠所在區(qū)域廠界噪聲夜間標準為45dB(A)，經過計算,，采取上述措施后還不能達標,。然而，再對羅茨風機本身采取進一步噪聲控制措施,，不僅存在技術困難，而且費用較高,，故采取提高風機房圍護結構隔聲量的辦法,，主要措施為：
① 風機房門改為隔聲門。原來的門為普通木門，而且門縫較大,，實測隔聲量不足10dB(A),。為此，參照J649國家標準圖制作了隔聲門,，設計隔聲量25dB(A),。
② 風機房臨廠界西側窗戶封砌，東側窗戶改為隔聲窗,，供采光,。為了降低治理費用，隔聲窗系在原有窗戶內側再加裝一層固定玻璃窗做成,，兩層窗戶間作吸聲處理,。
③ 在東墻下部進風口設置消聲進風柜。進風口有效面積根據(jù)二期工程完工后所需進風量確定,，風速控制在6m/s,。消聲進風柜的消聲片厚度設計為80mm，片間距為100mm,，消聲片可從柜中抽出,，以便清掃積塵。
④ 在西墻設兩臺低噪聲排氣扇,，并配消聲器,。排氣扇是為夏季通風降低室內氣溫用。
⑤ 滿鋪吸聲吊頂,。吸聲吊頂不僅降低了風機房內的混響噪聲,，而且提高了隔聲薄弱的屋頂?shù)母袈暳俊?/p>
噪聲治理工程已經竣工，市環(huán)境監(jiān)測站在開動4臺羅茨風機情況下(今后可能有的最大工況)測量,，風機房內噪聲平均值已降至85.5dB(A),；廠界噪聲降至43.5dB(A)，達到國家有關噪聲標準,。
參考文獻：
［1］智乃剛,，等.風機噪聲控制技術［M］.北京：機械工業(yè)出版社，1985.
［2］呂玉恒,，等.噪聲與振動控制設備及材料選用手冊［M］.北京：機械工業(yè)出版社,，1999.
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