謝 帥 王立人

山東國(guó)瑞環(huán)保產(chǎn)業(yè)有限公司

城市污水處理廠曝氣節(jié)能方法與技術(shù)

謝 帥 王立人

山東國(guó)瑞環(huán)保產(chǎn)業(yè)有限公司

污水處理廠在城市建設(shè)過(guò)程中屬于必不可少的一個(gè)基礎(chǔ)設(shè)施，其在運(yùn)行過(guò)程中，會(huì)消耗掉大量的能源，怎樣才能夠?qū)⑵淠茉聪目刂圃谧钚》秶畠?nèi)，是現(xiàn)在以及未來(lái)都應(yīng)該重點(diǎn)關(guān)注與探究的一個(gè)課題。本文分析了城市污水處理廠曝氣節(jié)能方法與技術(shù)。

城市污水處理廠；曝氣節(jié)能；方法與技術(shù)

1、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。

2、影響曝氣節(jié)能的因素

2.1 曝氣量會(huì)影響曝氣器充氧

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

2.2 溫度會(huì)影響曝氣器充氧

隨著水溫的改變，水的物理性質(zhì)也會(huì)發(fā)生變化，從而影響氧氣在水中的溶解值與氧傳質(zhì)速率。當(dāng)水溫上升時(shí)，由于水的粘度非常小，會(huì)使分子會(huì)快速擴(kuò)散，液膜厚度會(huì)變小，氧傳質(zhì)速率會(huì)增大；當(dāng)水溫降低時(shí)，氧傳質(zhì)的速率也會(huì)隨之降低。由此可知，飽和溶解氧以及氧傳質(zhì)速率與溫度間具有負(fù)相關(guān)的關(guān)系，可水溫不論高低，都會(huì)影響氧傳質(zhì)速率，這兩者都具有一個(gè)較為合適的溫度區(qū)，可以使氧傳質(zhì)速率達(dá)到最佳狀態(tài)。

2.3 使用年限以及材質(zhì)會(huì)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?yàn)樵诓馁|(zhì)方面存在容易堵塞、破裂和破碎的特點(diǎn)，因此，必須制定一定保護(hù)方案，確保微孔曝氣器能夠高效充氧，并且正常運(yùn)行。在曝氣器使用時(shí)間逐漸增加的過(guò)程中，曝氣器便會(huì)發(fā)生破碎、堵塞以及破裂等眾多問(wèn)題，致使實(shí)際氧轉(zhuǎn)移系數(shù)逐漸變小。所以怎樣在保證曝氣器正常運(yùn)行過(guò)程，活動(dòng)最佳的經(jīng)濟(jì)效益，應(yīng)該是我們需要重點(diǎn)討論的一個(gè)課題。通常情況下，曝氣孔的實(shí)際堵塞以及結(jié)垢程度與工藝條件、水質(zhì)密度以及曝氣器的型號(hào)有關(guān)，所以，我們必須嚴(yán)格控制水質(zhì)密度、曝氣器型號(hào)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(jié)能方法與技術(shù)

3.1 智能曝氣控制技術(shù)

城市污水處理廠在運(yùn)行的過(guò)程中，進(jìn)水水質(zhì)和數(shù)量并不是固定的，經(jīng)常會(huì)發(fā)生變化，這樣一來(lái)，在利用微生物對(duì)污染物進(jìn)行降解時(shí)，所需消耗的氧量也會(huì)相應(yīng)的發(fā)生變化，為了保證生化反應(yīng)的正常進(jìn)行，就需要在一定的時(shí)間段內(nèi)，實(shí)現(xiàn)供氧量與耗氧量的平衡，這樣才能保證出水的質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)控制的穩(wěn)定性及可靠性。智能曝氣是一種控制方法，以活性污泥動(dòng)力學(xué)模型為基礎(chǔ)，通過(guò)相應(yīng)的計(jì)算，來(lái)對(duì)曝氣進(jìn)行智能控制。在進(jìn)行污水處理時(shí)，活性污泥法是一種比較重要的方法，對(duì)于微生物生長(zhǎng)的環(huán)境、曝氣池中的有機(jī)物去除等工藝，由人工來(lái)進(jìn)行恰當(dāng)?shù)目刂疲员阌谔岣呖刂频挠行?。在利用單體設(shè)備進(jìn)行節(jié)能時(shí)，具備一定的范疇，但是應(yīng)用了智能曝氣之后，實(shí)現(xiàn)了范疇的超越，有效的實(shí)現(xiàn)了降低能耗的目的。

3.2 構(gòu)建智能曝氣控制系統(tǒng)

根據(jù)相應(yīng)的動(dòng)力學(xué)數(shù)學(xué)模型的建立以及相應(yīng)的計(jì)算，構(gòu)建起智能曝氣控制系統(tǒng)，在此系統(tǒng)中，采用四級(jí)控制方式，也就是在進(jìn)行控制時(shí)，將智能總控制室和PLC控制站結(jié)合起來(lái)的方式。在智能總控制室中，設(shè)置智能曝氣控制模塊，在模塊的下方，再設(shè)置PLC控制站，通過(guò)計(jì)算機(jī)和以太網(wǎng)，對(duì)曝氣進(jìn)行智能控制，通過(guò)PLC站點(diǎn)的采集，獲得相應(yīng)的實(shí)時(shí)參數(shù)，進(jìn)而將各個(gè)曝氣池中的需氧量科學(xué)的計(jì)算出來(lái)。在智能曝氣控制系統(tǒng)中，智能控制模塊是系統(tǒng)中的核心，通過(guò)智能模塊的控制作用，根據(jù)曝氣池實(shí)際的需氧量，完成氧氣的供應(yīng)，以實(shí)現(xiàn)節(jié)能的目的。智能曝氣控制系統(tǒng)在實(shí)際運(yùn)行的過(guò)程中，實(shí)行人工強(qiáng)制控制模式和正常模式相結(jié)合的控制模式，所謂正常模式，就是指自動(dòng)控制模式，當(dāng)自動(dòng)控制模式無(wú)法起作用時(shí)，就由工作人員來(lái)進(jìn)行人工強(qiáng)制控制。

3.3 智能曝氣系統(tǒng)的性能

在對(duì)智能曝氣系統(tǒng)的性能進(jìn)行分析時(shí)，通過(guò)以下幾個(gè)部分的控制分析來(lái)進(jìn)行。①對(duì)鼓風(fēng)機(jī)的控制分析，曝氣環(huán)節(jié)的能耗節(jié)省最終是通過(guò)優(yōu)化調(diào)節(jié)鼓風(fēng)機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)的，鼓風(fēng)機(jī)是曝氣系統(tǒng)核心，對(duì)鼓風(fēng)機(jī)的調(diào)節(jié)還需考慮對(duì)鼓風(fēng)機(jī)的保護(hù)，比如盡量使鼓風(fēng)機(jī)處于最優(yōu)工況點(diǎn)、防止鼓風(fēng)機(jī)喘振等異常工況、限制鼓風(fēng)機(jī)的調(diào)節(jié)頻次等。智能曝氣系統(tǒng)根據(jù)當(dāng)前進(jìn)水流量、進(jìn)水負(fù)荷實(shí)時(shí)計(jì)算出需氣量，將所需壓力信號(hào)及氣量設(shè)定信號(hào)傳輸給鼓風(fēng)機(jī)MCP，鼓風(fēng)機(jī)采用進(jìn)出口導(dǎo)葉開(kāi)度調(diào)節(jié)方法，通過(guò)鼓風(fēng)機(jī)系統(tǒng)主控柜MCP控制鼓風(fēng)機(jī)的啟停、導(dǎo)葉開(kāi)度的增大或減小實(shí)現(xiàn)滿足系統(tǒng)所需的氣量設(shè)定及壓力設(shè)定，避免了進(jìn)水負(fù)荷高峰時(shí)的曝氣不足和進(jìn)水負(fù)荷低谷時(shí)的曝氣過(guò)量，實(shí)現(xiàn)了工藝的精細(xì)化、穩(wěn)定化控制，節(jié)約了曝氣能耗。②節(jié)電分析，通過(guò)對(duì)比智能曝氣實(shí)施前后的電耗圖可以發(fā)現(xiàn)，在實(shí)施了智能曝氣之后，電耗降低了許多。通過(guò)這四個(gè)方面的分析可知，城市污水處理廠通過(guò)智能曝氣系統(tǒng)能夠有效地實(shí)現(xiàn)曝氣節(jié)能的目的。

總之，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。本文分析了城市污水處理廠曝氣節(jié)能方法與技術(shù)，以期能夠提供一些借鑒。

[1]李帥.城市污水處理廠曝氣系統(tǒng)節(jié)能降耗控制策略試驗(yàn)研究[D].青島理工大學(xué)，2011.

[2]張聞豪.城市污水處理廠節(jié)能措施與優(yōu)化運(yùn)行技術(shù)研究[D].太原理工大學(xué)，2012.