城市污水處理廠曝氣節能方法與技術

謝 帥 王立人

山東國瑞環保產業有限公司

城市污水處理廠曝氣節能方法與技術

謝 帥 王立人

山東國瑞環保產業有限公司

污水處理廠在城市建設過程中屬于必不可少的一個基礎設施，其在運行過程中，會消耗掉大量的能源，怎樣才能夠將其能源消耗控制在最小范圍之內，是現在以及未來都應該重點關注與探究的一個課題。本文分析了城市污水處理廠曝氣節能方法與技術。

城市污水處理廠；曝氣節能；方法與技術

1、城市污水處理廠曝氣技術概述

目前，我國的城市污水處理廠的曝氣技術要依靠鼓風曝氣系統實現。鼓風曝氣系統總體來說較為復雜，組成的構件較多，其工作原理為：首先，空氣要經由曝氣通道進入到曝氣器中，在曝氣器中，空氣會形成一些氣泡。由于空氣擴散設備產生的作用，這些氣泡的大小和形狀都有不同，而氣泡大小的不同也決定了鼓風曝氣系統的類型不同。這些氣泡會在水中不斷上升，最終，在浮出水面的剎那發生破裂，而氧氣則通過氣泡上升的過程，最終達到了進入污水的目的。氣體在進入曝氣器之前，已經受到了加熱處理。這種處理是通過通道內的接觸和鼓風機在運行過程中進行壓縮處理的結果。氣體在曝氣池內，會接受降溫處理，從而受冷形成水珠，這些水珠經由收集管道排除。

2、影響曝氣節能的因素

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。智能曝氣是一種控制方法，以活性污泥動力學模型為基礎，通過相應的計算，來對曝氣進行智能控制。在進行污水處理時，活性污泥法是一種比較重要的方法，對于微生物生長的環境、曝氣池中的有機物去除等工藝，由人工來進行恰當的控制，以便于提高控制的有效性。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

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，曝氣環節的能耗節省最終是通過優化調節鼓風機來實現的，鼓風機是曝氣系統核心，對鼓風機的調節還需考慮對鼓風機的保護，比如盡量使鼓風機處于最優工況點、防止鼓風機喘振等異常工況、限制鼓風機的調節頻次等。智能曝氣系統根據當前進水流量、進水負荷實時計算出需氣量，將所需壓力信號及氣量設定信號傳輸給鼓風機MCP，鼓風機采用進出口導葉開度調節方法，通過鼓風機系統主控柜MCP控制鼓風機的啟停、導葉開度的增大或減小實現滿足系統所需的氣量設定及壓力設定，避免了進水負荷高峰時的曝氣不足和進水負荷低谷時的曝氣過量，實現了工藝的精細化、穩定化控制，節約了曝氣能耗。②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。

總之，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。本文分析了城市污水處理廠曝氣節能方法與技術，以期能夠提供一些借鑒。

[1]李帥.城市污水處理廠曝氣系統節能降耗控制策略試驗研究[D].青島理工大學，2011.

[2]張聞豪.城市污水處理廠節能措施與優化運行技術研究[D].太原理工大學，2012.