从倒伞曝气机的升级看国内水处理装备的变迁金属门窗

从倒伞曝气机的升级看国内水处理装备的变迁

中国环保行业无疑迎来了最好的时代。

中冶华天工程技术有限公司（以下简称中冶华天）首席专家、中国中冶水环境技术研究院院长程寒飞近日迎来了由中国机械工业联合会牵头的鉴定组专家一行，对公司机械工业工程（技术）研究中心建设项目进行验收。

“这两年来，订单攀升的很快。”中冶华天设备公司负责人告诉记者，原有产能不够，现在已经开始建设另一个装备基地，并新增二十余台仪器设备。

走进产品时代

据公开资料，在政策和市场双重推动下，2016年环保装备制造业经济运行整体保持高质稳定增长，产业集中度不断提高，环保装备制造业增速在机械制造行业名列前茅。

截至2016年11月底，环保专用装备产量818648台套，同比增长25.8%，增速位列129个机械制造细分行业中第5位；主营业务收入2951.7亿元，同比增长7.9%；行业利润总额达到202.1亿元，同比增长9.1%。对此，环保部副部长黄润秋曾明确表示，环保产业作为污染治理重要平台、经济增长重要支柱和科技创新重要领域，正迎来新的难得发展机遇。

但目前一个普遍的观点，我国的环保设备产业缺乏统一标准，因此无论在采购环节，还是后续配套服务上，用户选择的空间较为有限，对于产品性能、技术含量只能靠以往使用经验以及口碑等判断。

甚至有业内人士表示，由于普通环保设备的进入门槛低，退出损失也不大，造成低端技术、低档产品和小型企业群体十分庞大，难以集中资源突破瓶颈。而高水平、高档次的产品和技术显得凤毛麟角，满足不了需求，这是行业持续发展中一个很不利的因素。“低档过剩、高档缺少”的问题对于环保设备行业来说，尤为突出。此外行业集中度太低也是水处理环保设备发展的一个瓶颈，很多环保设备供应商，往往只能掌握某一项技术，难以同时对一整套环保设备都拥有核心专利技术，在一定程度上影响了企业的发展。

由于在过去水处理发展过程中，很少关注装备的核心竞争力，所以介入企业要有利润一般依赖项目运行，也就是水处理是“项目为王”的时代。但每一个城镇，都需要有水处理需求，但这只是“项目”，要做成一个产品，甚至是“精品”，企业需要核心的具有竞争力的产品，并形成一致性的品质和服务。

可以说，环保装备领域最初草莽一片的时代将一去不复返，依靠壁垒保护的企业退场只是时间问题，行业生态将要出现更为急剧的变化。拥有建立在技术、产品质量上的核心竞争力，对于一家企业的健康持续发展才是至关重要的。

设备升级“三部曲”

中国水环保装备专家、中冶华天首席装备专家张鑫珩跟中国工业报记者表示，污水处理常采用好氧生物处理方法，这种处理方法能有效地将污水中的有机物彻底分解成稳定、无毒物质，最终回归到大自然中。

而好氧生物处理法成为污水处理厂的中心环节，在进行有机物分解的过程中必须从外部补充足够的氧，为好氧微生物提供生命源，因此诞生出各种曝气设备以适应不同的氧化沟型。曝气设备也就成为污水处理的关键、核心设备，不仅为好氧微生物提供溶解氧，还能起搅拌、混合作用，防止活性污泥沉淀，增加微生物与有机物的接触面积，提高污染物的去除率。

正常情况下，污水处理工艺中用于曝气充氧的能耗占整个污水处理厂总能耗的65%以上，因此，曝气设备的高能耗及维护费用直接关系到污水处理成本，成为污水处理用户关心的首要问题。

据不完全统计，目前国内约有近4000座污水处理厂，这些污水处理工艺中，约25%左右的使用卧轴式曝气设备（如转碟式曝气机）；约20%左右使用竖轴式曝气设备（如倒伞型曝气机、LANDY-7型曝气机）；另有约40%左右使用底层微孔曝气设备（盘式、管式微孔曝气器等），其余则采用其他如射流曝气等。所有曝气设备需要不停地运转，连续不断地向污水中曝气充氧，这就需要消耗大量的电能。

张鑫珩介绍说，国内、外倒伞曝气机的发展共经历了几个历程：第一代是以荷兰DHV型、美国EIMCO公司研发的休伯特型的倒伞曝气机，其理论动力效率仅为1.8～2.1kgO2/kWh。第二代是2001年以来美国西方技术公司研制出的LANDY-7为代表的倒伞曝气机，立轴式曝气机理论动力效率仅为2.5～2.7kgO2/kWh。“国内仿制的第一、二代倒伞曝气机因未能掌握核心技术，产品无论是设计、还是制造的内在质量、技术性能都逊于进口设备。”张鑫珩说，由于环保装备产业集中度低，加之民营企业投入资金有限，即使生产了几十年倒伞曝气机，国产设备的动力效率至今仍小于2.4kgO2/kWh。而国内第三代和第四代倒伞曝气机则是张鑫珩加盟中冶华天前潜心研发了二十多年的原创技术结晶———复合叶轮倒伞曝气机，理论动力效率达3.7kgO2/kWh，它是对全世界同类倒伞型曝气机的一种颠覆性创新设计：首先，在传动系统方面创新使用了浮动式联接，将运行时的挠度和不平稳性基本消除，不平衡现象消失，叶轮运转时相当平稳，能耗大幅降低。第四代曝气机在水力构件曝气叶轮上进行了颠覆性原创设计，在曝气叶轮有限的空间区域，巧妙地布置了水流梳理、整流区、吸氧区以及气、液、固三相混合区，使水体被搅动呈连续不断的雾状抛洒至空间，分层次地与空气接触混合，使充入污水中的氧量大幅增加，氧的传质速度与效率显著提高，水池中水体表、中、底层的溶解氧均匀。

第四代倒伞曝气机理论动力效（技术指标）率高达3.839kgO2/kWh，与国内外同类型的竖轴式曝气设备相比，同等环境条件下充氧能力提高50%以上，节约能源30%以上，同时氧化沟型深达6m以上，可使氧化沟占地面积节约30%。该设备为中冶华天王月萍、张鑫珩原创研发的离心自吸混合式倒伞型曝气机，它是在第三代倒伞曝气叶轮的基础上增设了吸气和中、底层汲水装置，并与气、液、固三相混合管相通，汲水装置可以将氧化沟表、中、底部的水提升、充氧。第四代倒伞曝气机有效地将机械运动和水力原理有机结合，在氧化沟内形成了一种水平旋流、上下环流的立体式流场流态，使氧化沟内表、中、底层溶解氧均匀，消除了曝气充氧盲区和死角。

在张鑫珩看来，第四代离心自吸混合式倒伞型曝气机不仅解决了倒伞型曝气机只能进行表面曝气的弊病、还能进行深层曝气的世界性难题。目前，该该技术通过了由机械工业联合会主持的国家级鉴定，并已在若干工程项目应用，并取得了较好的经济效益。“若对现有污水处理厂使用的倒伞型曝气机进行改造，每年将会节约5.6亿度电量，折合标准煤为20万吨，即减排污染物CO250万吨，SO20.5万吨，氮氧化物0.15万吨，减排固体污染物4万吨。

第四代高效自吸式倒伞型曝气机已获得2015年安徽省专利金奖和2016年国家第18届发明专利优秀奖，并凭借过硬的技术实力主编了产品行业标准和国家能效标准。“不掌握核心技术根本没有办法创新。花钱买不来核心技术，用市场也换不来核心技术，企业唯有踏踏实实地潜心自主研发，才能够提升自身的技术优势，确定市场的引导地位，从而实现产品的核心竞争力，实现长足发展。”张鑫珩深有感触地说。

确实，无论是做人还是做事，寄希望于别人跟自己一样裹足不前，其结果往往是加速被抛弃、淘汰，而生存发展的惟一法则就是靠自身的发展强大，拥有足够的话语权，才能改善自身的环境。

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