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(fēng)用羅茨風(fēng)機(jī)，噪聲污染十分嚴(yán)重。在采取改進(jìn)隔聲罩設(shè)計(jì)、加接消聲器、控制管道再生噪聲、提高風(fēng)機(jī)房圍護(hù)結(jié)構(gòu)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(biāo)準(zhǔn)以下。
關(guān)鍵詞：噪聲控制 羅茨風(fēng)機(jī) 綜合治理
山東省某處理廠全套引進(jìn)國外技術(shù)與設(shè)備，采用射流活性污泥法處理工藝。送風(fēng)選用羅茨風(fēng)機(jī)，型號為RV73.5L2G，德國制造。主要技術(shù)參數(shù)：風(fēng)壓73kPa，風(fēng)量112m3/min，轉(zhuǎn)速960r/min，配套電機(jī)功率183kW。風(fēng)機(jī)房共安裝了9臺羅茨風(fēng)機(jī)，目前正常生產(chǎn)只開2臺，將來二期工程投產(chǎn)后需開4臺。
雖然工程設(shè)計(jì)時(shí)已采取了對羅茨風(fēng)機(jī)加隔聲罩等噪聲控制措施，但運(yùn)行后鼓風(fēng)系統(tǒng)噪聲污染仍然十分嚴(yán)重。風(fēng)機(jī)房內(nèi)噪聲平均值達(dá)118.8dB(A)；池靠近送風(fēng)道處的噪聲達(dá)111.6dB(A)；風(fēng)機(jī)房相鄰西廠界噪聲達(dá)75.5dB(A)，超過所在區(qū)域廠界噪聲標(biāo)準(zhǔn)值(夜間)30.5dB(A)。
1 羅茨風(fēng)機(jī)隔聲罩的改進(jìn)設(shè)計(jì)
羅茨風(fēng)機(jī)是一種強(qiáng)噪聲的機(jī)電產(chǎn)品，其噪聲主要包括進(jìn)氣口和排氣口輻射的空氣動(dòng)力性噪聲、機(jī)殼及軸承輻射的機(jī)械性噪聲、基礎(chǔ)振動(dòng)輻射的噪聲、電動(dòng)機(jī)噪聲［1］。
在原工程設(shè)計(jì)中已采取了一定的噪聲控制措施，主要有：給每一臺羅茨風(fēng)機(jī)加隔聲罩，罩外壁材料為玻璃鋼，內(nèi)壁材料為穿孔鋼板，中間填玻璃棉。羅茨風(fēng)機(jī)進(jìn)氣口加消聲器、空氣濾清器，它們橫臥于罩內(nèi)。風(fēng)機(jī)所需空氣通過一根直徑420mm玻璃鋼管由室外引入隔聲罩內(nèi)，室外進(jìn)氣口加有玻璃鋼材料制作的阻性消聲器，見圖1。
羅茨風(fēng)機(jī)加隔聲罩可有效降低其機(jī)殼及軸承輻射的機(jī)械性噪聲、電動(dòng)機(jī)噪聲；進(jìn)氣口加消聲器可有效降低進(jìn)氣口輻射的空氣動(dòng)力性噪聲。為了解決機(jī)器散熱，利用羅茨風(fēng)機(jī)工作時(shí)罩內(nèi)形成的負(fù)壓吸入外界空氣冷卻，這種降溫方法從技術(shù)上也是合理的。
水廠投入運(yùn)行后發(fā)現(xiàn)隔聲罩門不能關(guān)閉，否則跳閘，羅茨風(fēng)機(jī)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：
?、?氣流組織不合理。原設(shè)計(jì)中隔聲罩進(jìn)氣口和羅茨風(fēng)機(jī)進(jìn)氣口均位于隔聲罩內(nèi)上部，氣流形成短路，位于隔聲罩下部的電動(dòng)機(jī)等部件得不到有效冷卻。
?、?隔聲罩進(jìn)氣口截面積較小，進(jìn)氣阻力較大，增加了羅茨風(fēng)機(jī)負(fù)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(fēng)機(jī)是間歇工作，在非工作時(shí)間，罩內(nèi)不形成負(fù)壓，罩外空氣不能進(jìn)入罩內(nèi)起散熱作用，鼓風(fēng)機(jī)再工作時(shí)環(huán)境溫度將較高。
為了節(jié)省治理費(fèi)用，在工程設(shè)計(jì)時(shí)沒有重新設(shè)計(jì)隔聲罩，而是根據(jù)對失敗原因的分析，對原隔聲罩進(jìn)行了改進(jìn)，采取的措施從比較圖1(b)與圖1(a)中可看出，主要有：
?、?將隔聲罩進(jìn)氣口從罩上方改到下方，使氣流能夠流經(jīng)電動(dòng)機(jī)與羅茨風(fēng)機(jī)機(jī)體，對它們進(jìn)行冷卻。
?、?進(jìn)氣口截面積從0.126m2增加到0.384m2。
?、?進(jìn)氣口由室外進(jìn)風(fēng)改為室內(nèi)進(jìn)風(fēng)，不僅減少通風(fēng)阻力，而且改善了風(fēng)機(jī)房內(nèi)通風(fēng)狀況。
?、?進(jìn)氣口配用了折板式阻性消聲器。
⑤ 在罩內(nèi)增設(shè)新的強(qiáng)制通風(fēng)設(shè)施。在隔聲罩上方加一排氣扇，它僅在羅茨風(fēng)機(jī)不工作時(shí)運(yùn)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(shè)簡易逆止閥，以防止羅茨風(fēng)機(jī)工作時(shí)室外氣流由此進(jìn)入。
?、?將羅茨風(fēng)機(jī)泄壓口由室外移至隔聲罩內(nèi)，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(nèi)噪聲為106.8dB(A)，罩外進(jìn)氣口處噪聲已降至82.5dB(A)。
2 羅茨風(fēng)機(jī)排氣口消聲器的設(shè)計(jì)
在原工程設(shè)計(jì)中，雖然重視了羅茨風(fēng)機(jī)進(jìn)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(gè)主要原因。羅茨風(fēng)機(jī)排氣口噪聲很強(qiáng)，他不僅通過排氣管道向外輻射，而且能夠激起排氣管道產(chǎn)生強(qiáng)烈的再生噪聲。
選擇羅茨風(fēng)機(jī)隔聲罩內(nèi)靠近風(fēng)機(jī)排氣口處作測點(diǎn)①，選擇羅茨風(fēng)機(jī)隔聲罩外匯流管下靠近風(fēng)機(jī)排氣管處作測點(diǎn)②。用B&K2230聲級計(jì)和B&K1625帶通濾波器測量了A聲級和噪聲頻譜，測量結(jié)果見表1。
表1 羅茨風(fēng)機(jī)隔聲罩內(nèi)外噪聲測量值dB | 測點(diǎn) | 時(shí)間 | 倍頻程頻帶聲壓級 | A聲級 |
| 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 |
隔聲罩有一定的隔聲量，因此罩外測點(diǎn)②的A聲級應(yīng)低于罩內(nèi)測點(diǎn)①，但實(shí)際測量值反之，說明罩外有其他強(qiáng)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(diǎn)，罩內(nèi)測點(diǎn)噪聲呈明顯中低頻特性，這是風(fēng)機(jī)的頻譜特點(diǎn)［1］；罩外測點(diǎn)噪聲呈明顯中高頻特性，這是再生噪聲的頻譜特點(diǎn)。根據(jù)兩個(gè)聲級合成計(jì)算公式，可推算出再生噪聲達(dá)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(gè)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(dá)300 m，所以污染情況相當(dāng)嚴(yán)重。由上面分析可知，降低羅茨風(fēng)機(jī)排氣口氣流噪聲是本工程另一個(gè)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(fēng)機(jī)噪聲頻譜，設(shè)計(jì)了阻抗復(fù)合式消聲器，其結(jié)構(gòu)見圖2。
該消聲器有下列技術(shù)特點(diǎn)：
① 為方便制造和維護(hù)，消聲器分成阻性、抗性兩段，中間以標(biāo)準(zhǔn)法蘭相連接。
?、?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(shè)計(jì)為150mm。
?、?消聲器有效長度增加，可提高消聲量。設(shè)計(jì)時(shí)將原羅茨風(fēng)機(jī)排氣口逆止閥到風(fēng)量調(diào)節(jié)閥之間“S”形管道改為“L”形，降低了風(fēng)量調(diào)節(jié)閥高度，從而使消聲器長度增加，消聲器有效長度已達(dá)1800mm。
④ 消聲器出口直徑大于進(jìn)口直徑，有效通道截面積增加近1倍，使進(jìn)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(dá)到了降低再生噪聲的目的。
?、莶扇√貏e結(jié)構(gòu)措施，保證使用安全。本工程通過氣體壓力高達(dá)73kPa，而國內(nèi)定型生產(chǎn)的各類羅茨風(fēng)機(jī)消聲器限定通過氣體壓力低于50kPa［2］。
羅茨風(fēng)機(jī)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：
?、?減少管道截面變化。原匯流管由三個(gè)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。
?、?增大管道直徑。原匯流管******直徑800mm，現(xiàn)增至1100mm，降低了風(fēng)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(jī)械振動(dòng)噪聲。
?、?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(dòng)阻尼。
采取上述措施后，測點(diǎn)②噪聲已從116.2dB(A)降至87.8dB(A)，在室外主送風(fēng)道入口處再加裝一臺阻抗復(fù)合式消聲器后，池靠近送風(fēng)道處噪聲已由111.6dB(A)降至63.8dB(A)。
3 提高風(fēng)機(jī)房圍護(hù)結(jié)構(gòu)隔聲量的措施
處理廠所在區(qū)域廠界噪聲夜間標(biāo)準(zhǔn)為45dB(A)，經(jīng)過計(jì)算，采取上述措施后還不能達(dá)標(biāo)。然而，再對羅茨風(fēng)機(jī)本身采取進(jìn)一步噪聲控制措施，不僅存在技術(shù)困難，而且費(fèi)用較高，故采取提高風(fēng)機(jī)房圍護(hù)結(jié)構(gòu)隔聲量的辦法，主要措施為：
?、?風(fēng)機(jī)房門改為隔聲門。原來的門為普通木門，而且門縫較大，實(shí)測隔聲量不足10dB(A)。為此，參照J(rèn)649國家制作了隔聲門，設(shè)計(jì)隔聲量25dB(A)。
② 風(fēng)機(jī)房臨廠界西側(cè)窗戶封砌，東側(cè)窗戶改為隔聲窗，供采光。為了降低治理費(fèi)用，隔聲窗系在原有窗戶內(nèi)側(cè)再加裝一層固定玻璃窗做成，兩層窗戶間作吸聲處理。
?、?在東墻下部進(jìn)風(fēng)口設(shè)置消聲進(jìn)風(fēng)柜。進(jìn)風(fēng)口有效面積根據(jù)二期工程完工后所需進(jìn)風(fēng)量確定，風(fēng)速控制在6m/s。消聲進(jìn)風(fēng)柜的消聲片厚度設(shè)計(jì)為80mm，片間距為100mm，消聲片可從柜中抽出，以便清掃積塵。
?、?在西墻設(shè)兩臺低噪聲排氣扇，并配消聲器。排氣扇是為夏季通風(fēng)降低室內(nèi)氣溫用。
?、?滿鋪吸聲吊頂。吸聲吊頂不僅降低了風(fēng)機(jī)房內(nèi)的混響噪聲，而且提高了隔聲薄弱的屋頂?shù)母袈暳俊?BR> 噪聲治理工程已經(jīng)竣工，市環(huán)境監(jiān)測站在開動(dòng)4臺羅茨風(fēng)機(jī)情況下(今后可能有的******工況)測量，風(fēng)機(jī)房內(nèi)噪聲平均值已降至85.5dB(A)；廠界噪聲降至43.5dB(A)，達(dá)到國家有關(guān)噪聲標(biāo)準(zhǔn)。
