解析城市污水處理廠曝氣節能方法與技術

陸 漾

常熟中法污水處理有限公司

解析城市污水處理廠曝氣節能方法與技術

陸 漾

常熟中法污水處理有限公司

隨著社會的發展，可持續發展已經成為了人們日益關心和研究的問題。在城市發展過程中，不可避免的會產生污水，而做好污水處理工作對于城市的生活環境來說至關重要。

城市污水處理廠；曝氣節能；方法；技術

前言

我國社會目前的發展越來越趨近于現代化，此過程中，現有能源已經無法滿足人們日益增長的需求，可持續與綠色發展已經變成社會發展中的重點方向。污水處理廠屬于城市建設中的主要設施，其正常運行會消耗掉大量的能源，所以，眾多行業都開始對城市污水處理這項工作加強了重視。

1　城市污水處理廠曝氣系統原理及作用

目前我國的城市污水處理廠曝氣技術多樣， 但應用最廣泛、最具代表性的是通過鼓風曝氣系統來實現的，鼓風曝氣系統包括曝氣管線、鼓風機以及曝氣器等。鼓風曝氣的原理主要為：通過曝氣管道將空氣輸送到曝氣器，使空氣在曝氣器中形成不同尺寸的氣泡， 氣泡的大小主要由空氣擴散裝置的形成來決定。

曝氣系統是污水處理廠處理過程中的重要環節之一，曝氣的主要作用可歸納為以下幾點：（1）充氧，曝氣系統可向活性污泥微生物提供足夠的溶解氧， 從而為代謝過程提供充足的氧量。（2）攪動、混合，使活性污泥在曝氣池內處于劇烈攪動的懸浮狀態，能夠與廢水充分混合、接觸。當前城市污水處理廠曝氣技術多通過鼓風曝氣系統來進行， 而鼓風曝氣系統又由曝氣管線、鼓風機以及曝氣器構成。

2　影響曝氣器充氧的因素

2.1曝氣量會影響曝氣器充氧

通常情況下，氧氣會按照“氣液界面間存在氣膜與液膜，以及其外側存在氣相和液相兩種主題”這種雙膜理論在水中進行傳遞。液相主體一般是氣體分子在分子擴散的作用下，通過氣膜與液膜進行傳遞。為了能夠使此推動力大大增加可以應用增加通氣量的方法實現，主要原理就是增加液相主體的實際紊流狀態，快速更新氣液界面，與此同時，縮短氣液的實際接觸時間，使氣泡直徑變大，進而有效的減小氣液接觸面。

2.2溫度會影響曝氣器充氧

隨著水溫的改變，水的物理性質也會發生變化，從而影響氧氣在水中的溶解值與氧傳質速率。當水溫上升時，由于水的粘度非常小，會使分子會快速擴散，液膜厚度會變小，氧傳質速率會增大；當水溫降低時，氧傳質的速率也會隨之降低。由此可知，飽和溶解氧以及氧傳質速率與溫度間具有負相關的關系，可水溫不論高低，都會影響氧傳質速率，這兩者都具有一個較為合適的溫度區，可以使氧傳質速率達到最佳狀態。

2.3使用年限以及材質會影響曝氣充氧

微孔曝氣屬于效率非常高的曝氣方式，可是因為在材質方面存在容易堵塞、破裂和破碎的特點，因此，必須制定一定保護方案，確保微孔曝氣器能夠高效充氧，并且正常運行。在曝氣器使用時間逐漸增加的過程中，曝氣器便會發生破碎、堵塞以及破裂等眾多問題，致使實際氧轉移系數逐漸變小。所以怎樣在保證曝氣器正常運行過程，活動最佳的經濟效益，應該是我們需要重點討論的一個課題。通常情況下，曝氣孔的實際堵塞以及結垢程度與工藝條件、水質密度以及曝氣器的型號有關，所以，我們必須嚴格控制水質密度、曝氣器型號以及工藝條件，一保證曝氣器可以正常充氧。

3　城市污水處理廠曝氣節能方法與技術

3.1智能曝氣控制技術

城市污水處理廠在運行的過程中， 進水水質和數量并不是固定的，經常會發生變化，這樣一來，在利用微生物對污染物進行降解時，所需消耗的氧量也會相應的發生變化，為了保證生化反應的正常進行，就需要在一定的時間段內，實現供氧量與耗氧量的平衡，這樣才能保證出水的質量，實現控制的穩定性及可靠性。在利用單體設備進行節能時，具備一定的范疇，但是應用了智能曝氣之后，實現了范疇的超越，有效的實現了降低能耗的目的。

3.2構建智能曝氣控制系統

根據相應的動力學數學模型的建立以及相應的計算，構建起智能曝氣控制系統，在此系統中，采用四級控制方式，也就是在進行控制時， 將智能總控制室和PLC 控制站結合起來的方式。在智能總控制室中，設置智能曝氣控制模塊，在模塊的下方，再設置PLC 控制站，通過計算機和以太網，對曝氣進行智能控制，通過PLC 站點的采集，獲得相應的實時參數，進而將各個曝氣池中的需氧量科學的計算出來。在智能曝氣控制系統中，智能控制模塊是系統中的核心，通過智能模塊的控制作用，根據曝氣池實際的需氧量，完成氧氣的供應，以實現節能的目的。智能曝氣控制系統在實際運行的過程中，實行人工強制控制模式和正常模式相結合的控制模式， 所謂正常模式，就是指自動控制模式，當自動控制模式無法起作用時，就由工作人員來進行人工強制控制。

3.3智能曝氣系統的性能分析

在對智能曝氣系統的性能進行分析時， 通過以下幾個部分的控制分析來進行。（1）對鼓風機的控制分析，在智能曝氣系統中， 通過對不同時段鼓風機需氣量和實際曝氣量的對比可知，即使時段不同，變化規律也基本一致，同時，需氣量與實際曝氣量的運行曲線基本重疊，可見，通過智能曝氣系統的調劑作用， 鼓風機的實際曝氣量與需求質量基本實現了平衡。另外，通過對比實際曝氣量與總電流的曲線圖可知，二者之間的變化規律也是一致的，說明通過智能控制，鼓風機的能耗實現了有效的控制， 達到了降低能耗的目的； （2）對DO控制的分析，在未采用此系統之前，DO 控制的效果波動性非常大，呈現出比較明顯的不穩定性， 但是DO 控制應用了智能曝氣控制系統之后，控制趨于平穩，波動范圍比較小，由此也說明，智能曝氣系統有利于提升DO 控制的穩定性； （3）對出水水質的影響，在進行此項分析時，通過對比分析來實現，對比的對象為應用系統前后的出水水質，通過對比可以發現，智能曝氣系統有利于提升出水的水質，提高能源的利用效率；（4）節電分析，通過對比智能曝氣實施前后的電耗圖可以發現， 在實施了智能曝氣之后，電耗降低了許多。通過這四個方面的分析可知，城市污水處理廠通過智能曝氣系統能夠有效地實現曝氣節能的目的。

4　結束語

綜上所述，在污水處理廠的建設過程中，盡可能地選擇合理的處理工藝，使用節能設備及裝置。對于已建成投產的污水廠要大膽進行技術改造，引進新技術、新設備，加強科學管理，逐步實現污水資源化，才能使污水處理技術向低耗、高效率的方向發展。

［1］單廷財. 城市污水處理廠曝氣節能方法與技術［J］.甘肅農業，2015，14：57-58.

［2］弋舒昱， 馬曉力， 李少叢. 城市污水處理廠節能技術研究進展［J］.能源與環境，2012，01：37-38+49.

［3］陳功， 周玲玲， 戴曉虎， 董濱. 城市污水處理廠節能降耗途徑［J］.水處理技術，2012，04：12-15.