城市污水处理厂曝气节能方法与技术

谢 帅 王立人

山东国瑞环保产业有限公司

城市污水处理厂曝气节能方法与技术

谢 帅 王立人

山东国瑞环保产业有限公司

污水处理厂在城市建设过程中属于必不可少的一个基础设施，其在运行过程中，会消耗掉大量的能源，怎样才能够将其能源消耗控制在最小范围之内，是现在以及未来都应该重点关注与探究的一个课题。本文分析了城市污水处理厂曝气节能方法与技术。

城市污水处理厂；曝气节能；方法与技术

1、城市污水处理厂曝气技术概述

目前，我国的城市污水处理厂的曝气技术要依靠鼓风曝气系统实现。鼓风曝气系统总体来说较为复杂，组成的构件较多，其工作原理为：首先，空气要经由曝气通道进入到曝气器中，在曝气器中，空气会形成一些气泡。由于空气扩散设备产生的作用，这些气泡的大小和形状都有不同，而气泡大小的不同也决定了鼓风曝气系统的类型不同。这些气泡会在水中不断上升，最终，在浮出水面的刹那发生破裂，而氧气则通过气泡上升的过程，最终达到了进入污水的目的。气体在进入曝气器之前，已经受到了加热处理。这种处理是通过通道内的接触和鼓风机在运行过程中进行压缩处理的结果。气体在曝气池内，会接受降温处理，从而受冷形成水珠，这些水珠经由收集管道排除。

2、影响曝气节能的因素

2.1 曝气量会影响曝气器充氧

通常情况下，氧气会按照“气液界面间存在气膜与液膜，以及其外侧存在气相和液相两种主题”这种双膜理论在水中进行传递。液相主体一般是气体分子在分子扩散的作用下，通过气膜与液膜进行传递。为了能够使此推动力大大增加可以应用增加通气量的方法实现，主要原理就是增加液相主体的实际紊流状态，快速更新气液界面，与此同时，缩短气液的实际接触时间，使气泡直径变大，进而有效的减小气液接触面。

2.2 温度会影响曝气器充氧

随着水温的改变，水的物理性质也会发生变化，从而影响氧气在水中的溶解值与氧传质速率。当水温上升时，由于水的粘度非常小，会使分子会快速扩散，液膜厚度会变小，氧传质速率会增大；当水温降低时，氧传质的速率也会随之降低。由此可知，饱和溶解氧以及氧传质速率与温度间具有负相关的关系，可水温不论高低，都会影响氧传质速率，这两者都具有一个较为合适的温度区，可以使氧传质速率达到最佳状态。

2.3 使用年限以及材质会影响曝气充氧

微孔曝气属于效率非常高的曝气方式，可是因为在材质方面存在容易堵塞、破裂和破碎的特点，因此，必须制定一定保护方案，确保微孔曝气器能够高效充氧，并且正常运行。在曝气器使用时间逐渐增加的过程中，曝气器便会发生破碎、堵塞以及破裂等众多问题，致使实际氧转移系数逐渐变小。所以怎样在保证曝气器正常运行过程，活动最佳的经济效益，应该是我们需要重点讨论的一个课题。通常情况下，曝气孔的实际堵塞以及结垢程度与工艺条件、水质密度以及曝气器的型号有关，所以，我们必须严格控制水质密度、曝气器型号以及工艺条件，一保证曝气器可以正常充氧。

3、城市污水处理厂曝气节能方法与技术

3.1 智能曝气控制技术

城市污水处理厂在运行的过程中，进水水质和数量并不是固定的，经常会发生变化，这样一来，在利用微生物对污染物进行降解时，所需消耗的氧量也会相应的发生变化，为了保证生化反应的正常进行，就需要在一定的时间段内，实现供氧量与耗氧量的平衡，这样才能保证出水的质量，实现控制的稳定性及可靠性。智能曝气是一种控制方法，以活性污泥动力学模型为基础，通过相应的计算，来对曝气进行智能控制。在进行污水处理时，活性污泥法是一种比较重要的方法，对于微生物生长的环境、曝气池中的有机物去除等工艺，由人工来进行恰当的控制，以便于提高控制的有效性。在利用单体设备进行节能时，具备一定的范畴，但是应用了智能曝气之后，实现了范畴的超越，有效的实现了降低能耗的目的。

3.2 构建智能曝气控制系统

根据相应的动力学数学模型的建立以及相应的计算，构建起智能曝气控制系统，在此系统中，采用四级控制方式，也就是在进行控制时，将智能总控制室和PLC控制站结合起来的方式。在智能总控制室中，设置智能曝气控制模块，在模块的下方，再设置PLC控制站，通过计算机和以太网，对曝气进行智能控制，通过PLC站点的采集，获得相应的实时参数，进而将各个曝气池中的需氧量科学的计算出来。在智能曝气控制系统中，智能控制模块是系统中的核心，通过智能模块的控制作用，根据曝气池实际的需氧量，完成氧气的供应，以实现节能的目的。智能曝气控制系统在实际运行的过程中，实行人工强制控制模式和正常模式相结合的控制模式，所谓正常模式，就是指自动控制模式，当自动控制模式无法起作用时，就由工作人员来进行人工强制控制。

3.3 智能曝气系统的性能

在对智能曝气系统的性能进行分析时，通过以下几个部分的控制分析来进行。①对鼓风机的控制分析，曝气环节的能耗节省最终是通过优化调节鼓风机来实现的，鼓风机是曝气系统核心，对鼓风机的调节还需考虑对鼓风机的保护，比如尽量使鼓风机处于最优工况点、防止鼓风机喘振等异常工况、限制鼓风机的调节频次等。智能曝气系统根据当前进水流量、进水负荷实时计算出需气量，将所需压力信号及气量设定信号传输给鼓风机MCP，鼓风机采用进出口导叶开度调节方法，通过鼓风机系统主控柜MCP控制鼓风机的启停、导叶开度的增大或减小实现满足系统所需的气量设定及压力设定，避免了进水负荷高峰时的曝气不足和进水负荷低谷时的曝气过量，实现了工艺的精细化、稳定化控制，节约了曝气能耗。②节电分析，通过对比智能曝气实施前后的电耗图可以发现，在实施了智能曝气之后，电耗降低了许多。通过这四个方面的分析可知，城市污水处理厂通过智能曝气系统能够有效地实现曝气节能的目的。

总之，在城市发展过程中，不可避免的会产生污水，而做好污水处理工作对于城市的生活环境来说至关重要。本文分析了城市污水处理厂曝气节能方法与技术，以期能够提供一些借鉴。

[1]李帅.城市污水处理厂曝气系统节能降耗控制策略试验研究[D].青岛理工大学，2011.

[2]张闻豪.城市污水处理厂节能措施与优化运行技术研究[D].太原理工大学，2012.