抽拉式精確曝氣裝置系統在污水廠中的應用

文_任斌 甘肅省安裝建設集團有限公司

污水處理過程能源消耗大、運行成本高，在一定程度上阻礙我國城市污水處理行業的持續健康發展。降低污水處理廠的運行成本及能耗已經成為污水處理過程中的研究熱點。而污水處理效率的高低和出水水質是否達標主要取決于溶解氧（DO）的控制水平。

曝氣系統作為污水處理廠的核心單元，一般占全廠能耗的60%左右，曝氣系統的節能空間非常大。因此，在保證出水水質安全的前提下，對污水處理廠曝氣系統進行精細化控制，達到優化曝氣的控制目的，從而降低污水處理廠的能耗，提高污水處理廠運營管理水平。

1 污水處理廠舊、新工藝概況

原廠于2014 年建成運行，采用CASS 工藝，出水標準為一級B，該污水處理廠有機物濃度較高，尤其是NH3-N、TN 都比普通市政污水濃度要高。CASS 池/生物池工藝為預沉池、厭氧區、以及多段A/O 區， CASS 工藝集反應、沉淀、排水、閑置功能于一體的四個階段，微生物則處于好氧、缺氧、厭氧周期性變化之中，有機污染物的降解根據工藝時間依次循環交替運行從而達到脫氮、除磷功能。

CASS 池/生化池作為城鎮污水處理廠的核心處理工藝，曝氣充氧設備在生化池中發揮著關鍵作用，曝氣系統的主要目的是通過曝氣攪拌混合均勻污水,以及生化池內微生物的好氧氧化作用去除污水中的大部分有機污染物，而原污水廠的盤式曝氣系統處理效能較低，亟需更新改造。

為降低動力消耗，優化曝氣質量從而提高氧的利用效率和充氧能力，本次提標改造及中水回用工程結合本項目水質特點通過對CASS 池進行改造，并新建生物池，通過一種抽拉式精確曝氣裝置的安裝將解決原工藝存在的問題，抽拉式精確曝氣管為軟質微孔曝氣膜片，采用特種聚氨酯高分子材料制成，其曝氣裝置啟動時，壓縮空氣由供氣管通過配氣支管進入供風配氣器，在空氣流作用下使曝氣裝置內形成帶狀氣室，使曝氣膜管鼓起，空氣通過抽拉曝氣裝置可張開微孔向水體曝氣。配氣支管上設有放氣閥,可在停止曝氣前打開放空，停止供氣后抽拉膜片彈性收縮于限位支架內，氣孔也隨之回彈收縮而自閉并阻止污泥倒流進入曝氣膜片。

2 精確曝氣技術分類及具體應用

2.1 A2O-技術

2.2 A2O-技術原理以及與傳統工藝對比

A2O-X 工藝是結合了氧化溝的大比例循環和一體化結構理念，借鑒SBR 工藝生物選擇區模式，利用A2O-X 的不同功能分區形式，輔以高效的抽拉式精確曝氣（ROAP）技術，采用創新的可調節空氣推流技術作為循環動力，將不同功能單元結合在一起的生物處理工藝。具備占地少、能耗低、投資少及運營管理便捷等優點。其技術原理見圖1，與傳統工藝對比見圖2。

圖1 A2O-技術原理示意圖

圖2 A2O-技術與傳統工藝對比

2.3 A2O-技術特色及應用（見表1）

表1

高密度低氧生化技術—A2O-、抽拉式精確曝氣—ROAP 系統， 目前在印染、石化、電力、市政、煤化工、工業園區等多個行業均具備很好的應用前景。

3 ROAP技術-抽拉式精確曝氣工藝安裝要點

Cass 池/生化池是本廠污水處理工藝的關鍵部份，是安裝工作的關鍵。其安裝質量直接影響曝氣充氧效果和污水處理成本。本工程抽拉式曝氣器及相關不銹鋼布氣管、支架、導軌、拉繩、固定環等均由廠家配套生產供應，安裝作業根據曝氣裝置的圖紙及廠家指導說明書制訂詳細的施工方案，指派專人負責指導安裝。

工藝流程：水池清理→基礎復驗→定位放線→材料檢驗→抽拉導向裝置和限位支架安裝→供風配氣器及抽拉導軌安裝→抽拉曝氣膜片安裝精平→專用抽拉繩索及掛鉤固定→系統氣密性試驗→曝氣系統曝氣均勻度及曝氣能力試驗。

水池清理：作業前必須由現場安全員對清污作業人員做安全教育培訓和安全技術交底，對操作人員考核合格后方可上崗作業，污水池進行清理前應關閉污水進口閥門，并將池中污水盡量排凈，保持自然通風24 小時以上；下池前必須使用多功能氣體檢測儀進行有害氣體檢測合格后，報請主管責任人簽字同意后，方可下池作業，能夠采用機械清污的盡量不采取人工清污；下池人員必須配戴相應的防護用品，清污操作時，由安全員現場負責監督，清污作業如需時間較長，應輪流換人下池；及時發現問題，排除重大安全隱患。

基礎復驗：為確保曝氣管安裝質量，必須在開工前，對污水池底基礎質量進行再確認，土建及安裝專業責任人會同現場施工員和質檢員負責實測池底基礎標高、平面尺寸及相對位置，并與安裝圖紙要求的符合性對照，滿足安裝及操作要求；對于基礎復測中發現的雖然符合設計文件要求，但對安裝及今后使用操作及安全有可能存在問題和影響的要及時向業主提出；基礎復測及資料審查符合要求，由相關責任人在交接記錄上簽字確認，進行下步安裝。

定位放線：對施工藍圖進行二次復核，查缺圖紙會審記錄中有關問題，以保證設計圖紙的正確。其次，會同建設單位、監理單位、設計單位、施工單位對廠家的二次深化設計圖紙和方案進行確認，施工方案經審批確認后開始定位放線；以池體設計尺寸縱橫線作為現場控制網主軸線，其它軸線依據主軸線位置確定；定位放線后要經建設單位和監理單位驗收合格后方可開始施工。

材料檢驗：抽拉式曝氣膜片、供分配氣器、抽拉導軌、抽拉導向裝置、限位支架、彎頭、閥門、快速更換接頭等材料設備入庫前，廠家應會同建設單位、監理單位、施工總包單位進行落地檢驗，主要通過外觀檢查，消除外觀大小不一、形狀破壞、表皮破損、孔口堵塞等表面質量缺陷。重點針對合格證、檢驗報告、使用說明、售后服務、產品包裝等情況做詳細的入庫記錄，入庫后應做好合格產品的保護措施，嚴禁不合格產品進場入庫。

抽拉導向裝置和限位支架安裝：按設計圖要求尺寸，在池底進行曝氣膜片布氣管位置放線，同時確定抽拉導向裝置和限位支架位置。將固定限位支架調節成相同水平高程后，均勻固定在池底，每個池子限位支架安裝完畢后，應對其垂直度、平整度進行復驗，若有偏移或歪斜則應做出調整和緊固，保證有足夠的抗浮能力。

供風配氣器及抽拉導軌安裝：用壓縮空氣吹掃供風配氣器中的所有臟物，并保持清潔無毛刺、焊渣等異物。管道清理完后，上端從供氣主管道預留法蘭處開始安裝供配氣支管，水平管道與豎向管道連接處安裝快速接頭，方便后期更換，下端供風配氣頭找平后與供氣豎管焊接固定，保證供風配氣器為直角相聯。抽拉導軌上端焊接至鋼平臺或預埋板上，下端固定在配氣頭中間位置，安裝過程中用水平尺調整布氣管路水平度和垂直度，并用線墜進行二次復核檢驗。

抽拉式曝氣膜片安裝精平：曝氣膜片與配氣頭通過緊箍固定，首段與配氣頭連接，穿過固定限位支架鋪設在池底，末端經限位支架后通過特種尼龍繩固定在池壁頂端，且必需排布一致、均勻平順無扭曲應力。對氣孔密度不能滿足使用需求，存在堵塞、倒灌以及腐蝕等問題應及時處理。安裝曝氣膜片前用水準儀測量檢查各池池底平整度達到規范要求后展開施工，以曝氣管限位支架為定位點調節螺母的高度，通過局部調整限位支架支腿高度的余量以滿足其它所有支架到同一高度。

專用抽拉繩索及掛鉤固定：各池裝置應是在限位支架安裝定位良好、成條排管整齊的條件下進行質量控制，滿足整體平面布置和安裝高度的設計要求下，將專用抽拉尼龍繩索系牢固定池底抽拉式曝氣膜片一端，末端通過分離裝置與池壁頂端掛鉤固定，并保證掛鉤固定牢靠。

系統氣密性試驗：將供風風機調節至工作頻率，檢查管道閥門、快速接頭、配氣頭、末端等連接處密封情況，有漏氣現象出現，及時緊固、更換配件。注水水位高于配氣器2cm 處時中止進水，待水面穩定后開啟供風管閥門觀察曝氣管與配氣頭接口是否有漏氣，若有冒氣泡跡象則證明接口有漏，應予調整，若無氣泡則證明接口緊密。

曝氣均勻度及曝氣能力試驗：確保系統密閉性沒問題后進行清水調試，通過開啟、關閉供氣支管閥門，增減曝氣壓力，將曝氣孔充分擴張。向池內注入清水至曝氣管上沿，過程中查看整池曝氣膜片的高程是否在一個水平面上，必要時應做適當調整。開啟鼓風機，查看曝氣管上部水面布滿均勻小氣泡的情況，對不均氣泡管路及時做出調整，直至曝氣均勻；持續注入清水至設計水位，加大鼓風機房的風量，查看曝氣是否均勻，如有不均及時做出調整，直至曝氣效果達標；清水調試完成后，將進水水位調節至日常運行位置后，觀察表面曝氣氣泡均勻性，通過調節供氣支管閥門盡量使整個水面曝氣均勻、平穩生產運行。

4 精確曝氣控制系統的運行效果分析（見表2）

表2 精確曝氣控制系統的運行效果

5 結語

皋蘭縣污水處理廠自2019 年10 月開展精確曝氣系統改造及新建生化池曝氣安裝以來，日處理規模達到10000m3/d，出水達到環保要求一級A 的排放標準，新的曝氣系統可靠性和耐久性都有提升，同時也較之前更方便維修和管理。截至目前，該系統能對Cass 池及生化池的溶解氧進行穩定控制，保證了出水水質安全，降低了鼓風機的曝氣能耗，污水處理運行更加穩定，同時降低了人工干預程度和工人工作強度。此外，該項新技術將在以后的污水廠處理系統中得到推廣運用和普及。