城市污水處理廠曝氣節(jié)能方法與技術(shù)解析

陶德東（濱海縣環(huán)境監(jiān)測(cè)站， 江蘇 鹽城 224500）

城市污水處理廠曝氣節(jié)能方法與技術(shù)解析

陶德東
（濱海縣環(huán)境監(jiān)測(cè)站， 江蘇 鹽城 224500）

在城市發(fā)展過(guò)程中，不可避免的會(huì)產(chǎn)生污水，而做好污水處理工作對(duì)于城市的生活環(huán)境來(lái)說(shuō)至關(guān)重要。目前，我國(guó)的污水處理系統(tǒng)得到了很大的發(fā)展，在能源消耗方面有了明顯的降低。在實(shí)際工作中，科研技術(shù)人員要對(duì)污水處理中的曝氣系統(tǒng)進(jìn)行科學(xué)認(rèn)識(shí)，對(duì)曝氣節(jié)能的技術(shù)原理，運(yùn)行機(jī)制和未來(lái)發(fā)展方向進(jìn)行廣泛研究，注重污水的處理效果和減少能源的消耗，加強(qiáng)污水處理系統(tǒng)的可操作性，為我國(guó)污水處理工作的有效展開(kāi)貢獻(xiàn)力量。

城市污水處理廠；曝氣節(jié)能；方法；技術(shù)解析

0 引言

隨著社會(huì)的發(fā)展，可持續(xù)發(fā)展已經(jīng)成為了人們?nèi)找骊P(guān)心和研究的問(wèn)題。在城市發(fā)展過(guò)程中，不可避免的會(huì)產(chǎn)生污水，而做好污水處理工作對(duì)于城市的生活環(huán)境來(lái)說(shuō)至關(guān)重要。本文將對(duì)城市污水處理廠的發(fā)展現(xiàn)狀進(jìn)行闡述，對(duì)曝氣技術(shù)的運(yùn)用意義進(jìn)行探討，通過(guò)分析曝氣節(jié)能技術(shù)的試驗(yàn)和控制細(xì)節(jié)，希望為曝氣技術(shù)在污水處理中的發(fā)展提供幫助。

1 城市污水處理廠概述

城市污水處理廠屬于能源密集型行業(yè)，主要通過(guò)對(duì)污水的處理和再使用，來(lái)解決我國(guó)水資源短缺和污染的矛盾。整個(gè)污水處理廠要消耗的能源較多，影響能源消耗的主要因素包括：所要處理污水的質(zhì)量、需要達(dá)到的處理等級(jí)、采用的處理方法等。城市污水處理廠在進(jìn)行污水處理的時(shí)候，要注重對(duì)能源的節(jié)省，減低能源的消耗，達(dá)到可持續(xù)發(fā)展的目的。

2 城市污水處理廠曝氣技術(shù)概述

目前，我國(guó)的城市污水處理廠的曝氣技術(shù)要依靠鼓風(fēng)曝氣系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)。鼓風(fēng)曝氣系統(tǒng)總體來(lái)說(shuō)較為復(fù)雜，組成的構(gòu)件較多，其工作原理為：首先，空氣要經(jīng)由曝氣通道進(jìn)入到曝氣器中，在曝氣器中，空氣會(huì)形成一些氣泡。由于空氣擴(kuò)散設(shè)備產(chǎn)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(fēng)曝氣系統(tǒng)的類型不同。這些氣泡會(huì)在水中不斷上升，最終，在浮出水面的剎那發(fā)生破裂，而氧氣則通過(guò)氣泡上升的過(guò)程，最終達(dá)到了進(jìn)入污水的目的。氣體在進(jìn)入曝氣器之前，已經(jīng)受到了加熱處理。這種處理是通過(guò)通道內(nèi)的接觸和鼓風(fēng)機(jī)在運(yùn)行過(guò)程中進(jìn)行壓縮處理的結(jié)果。氣體在曝氣池內(nèi)，會(huì)接受降溫處理，從而受冷形成水珠，這些水珠經(jīng)由收集管道排除。

曝氣器的分類主要有產(chǎn)生的氣泡大小決定，大氣泡曝氣器釋放氣泡的空洞較大，而微氣泡系統(tǒng)釋放氣泡的方式主要是通過(guò)多孔材料來(lái)進(jìn)行釋放。兩者相比較，大氣泡曝氣系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是對(duì)于氧氣的轉(zhuǎn)移效果更好，但由于通常都設(shè)置在曝氣區(qū)下部的位置，所以不容易進(jìn)行清洗，同時(shí)也很容易造成堵塞。而小氣泡系統(tǒng)相比來(lái)說(shuō)效率更高些，這是由于微氣泡對(duì)于微生物的破碎作用較小，需要的空氣量也不大，清洗起來(lái)也要比大氣泡曝氣器的清洗更加容易，但相對(duì)來(lái)說(shuō)氧氣的轉(zhuǎn)移效率要低些，同時(shí)對(duì)于材料和使用時(shí)間也有比較嚴(yán)格的要求。

3 城市污水處理廠曝氣技術(shù)的試驗(yàn)和控制分析

3.1 曝氣節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用原理

在曝氣充氧過(guò)程中，由于氧氣和水的兼容性不好，在氧氣由氣體形態(tài)轉(zhuǎn)化為液體形態(tài)的過(guò)程中，要沖破液膜的的阻力。氧氣在液膜內(nèi)傳遞的方程式為：

式中：KL為氧氣的轉(zhuǎn)移系數(shù)；t為曝氣進(jìn)行的時(shí)間；C5為在飽和的狀態(tài)下氧氣的溶解度；c為當(dāng)時(shí)間為t的時(shí)候，氧氣的溶解度。在試驗(yàn)過(guò)程中，為了保證試驗(yàn)過(guò)程的順利進(jìn)行，通常還要加入一些硫酸鈉，硫酸鈉可以與氧氣產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，從而減少氧氣，起到還原劑的作用。硫酸鈉和氧氣發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的公式為：

在進(jìn)行曝氣試驗(yàn)的時(shí)候，首先，要向曝氣池中注入自來(lái)水，曝氣池的容積一般為24.0m3，注入的水一般要灌滿曝氣池。接下來(lái)，需要向水中投放相應(yīng)的硫酸鈉，在投入硫酸鈉之前，要對(duì)水中氧氣的溶解程度進(jìn)行確認(rèn)，要在確保水中的氧氣充分溶解之后，按照1∶8的溶解氧和無(wú)水硫酸鈉的比例進(jìn)行投放，考慮到客觀因素，一般在實(shí)際投的時(shí)候要按照所計(jì)算的比例多投放10%的劑量。在投放硫酸鈉后，為了使水中的氧氣和硫酸鈉充分發(fā)生反應(yīng)，需要進(jìn)行人工的攪拌工作，直到確認(rèn)水中的亞硫酸根離子和氧氣含量接近零為止，這時(shí)需要再次對(duì)水中的氧氣的溶解量進(jìn)行確認(rèn)。在確認(rèn)水中的氧氣濃度為0的時(shí)候，要開(kāi)始進(jìn)行曝氣工作。在進(jìn)行曝氣的時(shí)候，要注意曝氣時(shí)間和DO值，每間隔一分鐘，就要更新一次DO值，同時(shí)做好記錄工作。曝氣試驗(yàn)要一直持續(xù)到曝氣池內(nèi)的氧氣不再溶解后才可以停止。在試驗(yàn)的時(shí)候，要對(duì)相應(yīng)的空氣流量、溫度等相關(guān)因素做好記錄。

3.2 曝氣量產(chǎn)生的影響

氧氣在水中傳播要遵循雙膜理論。所謂的雙膜理論指的是，在氣體和液體相接觸的地方存在著液膜和氣膜，它們分別以層流狀態(tài)存在。液相的主體傳遞方式是通過(guò)氣體分子的擴(kuò)散實(shí)現(xiàn)傳播的，在傳播過(guò)程中，氣體分子通過(guò)液膜和氣膜進(jìn)行傳輸。為了增強(qiáng)推動(dòng)效果，在實(shí)際試驗(yàn)中，一般可以選擇增大通氣流量來(lái)實(shí)現(xiàn)。

3.3 溫度和曝氣系統(tǒng)充氧的關(guān)系

水溫的變化也可以對(duì)曝氣系統(tǒng)產(chǎn)生影響，具體來(lái)說(shuō)當(dāng)水溫發(fā)生變化的時(shí)候，水的物理性質(zhì)也會(huì)發(fā)生改變，從而氧氣在水中的傳播速度和溶解性能也會(huì)收到相應(yīng)的影響。當(dāng)水的溫度減小的時(shí)候，水中的粘度變大，分子的活動(dòng)能力減弱，液膜厚度將會(huì)增大，從而導(dǎo)致氧氣的傳播速度下降，但此時(shí)相對(duì)應(yīng)的是氧氣的飽和溶解度會(huì)升高。所以氧氣的飽和溶解度和氧氣的傳輸速度之間呈現(xiàn)出負(fù)相關(guān)的關(guān)系。在進(jìn)行試驗(yàn)的時(shí)候，要注意這種負(fù)相關(guān)關(guān)系，選擇合適的溫度區(qū)域確保試驗(yàn)的效果。

3.4 曝氣系統(tǒng)的材質(zhì)會(huì)影響充氧性能

上文我們已經(jīng)分析了微氣泡曝氣器的運(yùn)行效率較高，但因?yàn)椴牧系南拗疲馀萜貧馄饕脖容^容易破損和堵塞。同時(shí)，由于使用時(shí)間較長(zhǎng)，也極可能導(dǎo)致曝氣系統(tǒng)的運(yùn)轉(zhuǎn)出現(xiàn)問(wèn)題，例如產(chǎn)生破碎、破裂的現(xiàn)象。這些問(wèn)題給曝氣系統(tǒng)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)帶來(lái)了非常不利的影響。在實(shí)際操作中，技術(shù)人員要對(duì)相關(guān)的問(wèn)題格外注意，對(duì)相關(guān)現(xiàn)象進(jìn)行進(jìn)一步的研究，確保曝氣系統(tǒng)正常運(yùn)轉(zhuǎn)的同時(shí)保證企業(yè)的經(jīng)濟(jì)利益。

3.5 智能曝氣系統(tǒng)概述

鼓風(fēng)曝氣系統(tǒng)可以對(duì)于污水進(jìn)行有效處理，同時(shí)能源消耗也有所降低，但相對(duì)來(lái)說(shuō)還有進(jìn)一步改進(jìn)的空間，而智能曝氣系統(tǒng)將會(huì)是未來(lái)曝氣系統(tǒng)發(fā)展的方向。智能曝氣系統(tǒng)的節(jié)能范疇較廣，其中涉及到了自我控制、流體力學(xué)等一系列的科學(xué)，能夠?qū)ζ貧庀到y(tǒng)采取精確控制，在確保節(jié)能效果的同時(shí)，為系統(tǒng)的操作提供更多的運(yùn)行方法，是一種非常先進(jìn)的污水處理系統(tǒng)。

4 結(jié)語(yǔ)

隨著國(guó)家對(duì)環(huán)境保護(hù)的重視，污水處理廠在城市發(fā)展中所起到的作用也越來(lái)越大。目前，我國(guó)的污水處理系統(tǒng)得到了很大的發(fā)展，在能源消耗方面有了明顯的降低。在實(shí)際工作中，科研技術(shù)人員要對(duì)污水處理中的曝氣系統(tǒng)進(jìn)行科學(xué)認(rèn)識(shí)，對(duì)曝氣節(jié)能的技術(shù)原理，運(yùn)行機(jī)制和未來(lái)發(fā)展方向進(jìn)行廣泛研究，注重污水的處理效果和減少能源的消耗，加強(qiáng)污水處理系統(tǒng)的可操作性，為我國(guó)污水處理工作的有效展開(kāi)貢獻(xiàn)力量。

［1］單廷財(cái).城市污水處理廠曝氣節(jié)能方法與技術(shù)［J］.甘肅農(nóng)業(yè)，2015，14：57-58.

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

陶德東（1972-），女，漢族，濱海人，工程師，研究方向：環(huán)境監(jiān)測(cè)與監(jiān)理。