间断运行好氧池中微孔曝气器阻力损失控制对策

王 硕，高雅玲



间断运行好氧池中微孔曝气器阻力损失控制对策

王 硕1，高雅玲2

（1. 首创爱华（天津）市政环境工程有限公司，天津 300381； 2. 秦皇岛市永盛建筑设计咨询有限公司，河北 秦皇岛 066001）

间断运行好氧池停止运行时如控制不当，会因堵塞严重而显著增加微孔曝气器的阻力损失。本文以实际工程为例，分析其间断运行好氧池橡胶膜微孔曝气器发生阻力损失升高的特点和原因，提出了曝气器阻力损失控制的对策，对有类似污水处理厂的优化运行和节能降耗有一定的参考价值。

间断运行； 橡胶膜微孔曝气器； 阻力损失； 对策

一直以来，作为能耗密集型企业，污水厂的节能降耗一直是业界研究和推行的重点。数据显示，好氧池的曝气能耗约占全厂总能耗的 45%～80%[1-2]。为了降低运营费用，现状污水厂如设有多组（座）好氧池，而原水量变化很大，在水量较小时选择停用其中若干组曝气池；而拟新建或改扩建的污水厂越来越多的在设计时选择了动力效率高的橡胶膜微孔曝气器。

橡胶膜微孔曝器是微孔曝气器的一种，空气通过橡胶膜片时，其上孔缝张开；停止供气时，孔缝闭合，因此此曝气器具有较强的抗堵性能。即便如此，经过长期或间断的运行，橡胶膜微孔曝气器仍然存在堵塞，这势必造成其阻力损失增加和动力效率的降低。本文以白银区污水处理厂为例，为间断运行好氧池中微孔曝气器的阻力损失控制给出了建议，对类似污水厂有一定的参考价值。

1 项目概况

1.1 建设过程

白银区污水处理厂一期工程设计规模4万m3/d，主体工艺采用“改进型卡罗塞氧化沟+二沉池”（各2座）工艺，其中氧化沟分为厌氧池、缺氧池、好氧池三段，好氧池采用立式转刷曝气器，出水水质满足《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）一级B标准，项目于2005年5月完成进水调试。

白银区污水再生利用工程以原一期工程为基础，采用丹麦EnviDan国际公司的ARP/SSH工艺，通过在氧化沟前端增设ARP池（一种好氧池）和SSH池（一种厌氧池），在二沉池后端增设活性砂滤池，使出水水质达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）一级A标准。为实现节能降耗，设计为氧化沟好氧池增设了鼓风机和盘式橡胶膜微孔曝气器；ARP池同样采用此曝气方式。2014年底ARP池开始进水，并打通了整个工艺流程。

1.2 曝气器参数

表1 曝气器相关设计参数

本再生利用工程采用的为微孔曝气器相关参数如上表。氧化沟曝气系统设置曝气盘3 888个，配套罗茨风机4台，设计风压为50 kPa，以转刷曝气器作为备用；ARP池曝气系统设置曝气盘2 240个，配套罗茨风机3台，2用1备，设计风压为70 kPa。

2 问题与对策

2.1 存在问题

因白银当地4月到7月截污灌溉，造成了污水厂进水量总体稳定，二季度进水量少的特点。2016年的统计数据显示，1月份进水量最高，平均日进水量为3.7万m3/d，最高日近4万m3/d；5月份进水量最少，平均日进水量为2.8万m3/d。在2015年，因为二季度进水量偏少， ARP池采取了季度性间断运行的模式，4月5日-7月10日停运。2015年不同时间，罗茨风机出口风压的变化情况如下：

表2 2015年度罗茨风机出口风压部分统计数据

注：以上统计数据均为鼓风机频率50HZ、下午2点左右时的统计数据。其中8月1日室外温度为当年最高。下文中关于风机出口风压的数据皆是在此频率和时刻下统计的。

由上述数据可见，氧化沟和ARP池曝气系统配套的罗茨风机风压基本呈现出外界温度高时出口风压大，外界温度低时出口风压小的特点，其中8月1日接近或达到了设计值。这主要是因为气温高时不利于氧的转移[3]。

从氧化沟配套风机出口风压看，在室内温度接近的情况下，10月、12月的风压分别比4月、2月的风压高了2 kPa 和1 kPa。这种情况应该是因为橡胶膜微孔曝气器长期在污水中曝气，一方面水中的钙质、铁类积垢易沉积在曝气膜片上，积垢将曝气器的孔堵塞[4]；另一方面微生物在曝气膜片上面滋生使堵塞进一步加剧了[5]。在通气量相同的前提下，发生污堵的曝气盘阻力损失更大，进而增加了鼓风机的风压和整个曝气系统的能耗。时序上，这种因污堵造成的阻力损失增大是渐进式的。

7月12日ARP池配套风机的风压比4月3日的风压有显著升高，同时在室内温度接近的情况下，冬季时风机风压明显高于春季时风机风压。这是因为从4月5日开始，ARP池开始停止进水和进回流污泥，曝气器停止曝气，潜水推流器停转，排空泵将池内液位降到了曝气盘顶0.5 m左右，然后维持这种状态到7月10日ARP池重新投用，放空过程中大量的活性污泥絮体沉积在了曝气膜片表面（后来检修时发现约有5 cm厚），使膜片在之后约3个月的时间里发生了更严重的污堵。当然，如氧化沟曝气盘那样渐进式的阻力增大同时存在。

2.2 在线清洗

由表2可见， ARP池和氧化沟好氧池配套风机风压分别达到或接近了设计值，为了防止堵塞继续加重，尤其是降低ARP池因2015年二季度停运显著增加的阻力损失，工作人员于2016年3月底在厂家指导下用投酸小车对微孔曝气盘进行在线清洗。清洗药剂采用30wt%的甲酸溶液，ARP池和氧化沟单次甲酸用量分别为100 L和55 L，在线清洗前后风机出口风压数据如下表：

表3 2016年3月底罗茨风机出口风压统计数据

由表3可见，曝气盘经在线清洗后，氧化沟配套风机风压下降比较明显，ARP池风机风压变化不。这说明ARP池在经历了长达3个月的停运后，曝气盘上淤积污泥使膜片的堵塞变得既严重又顽固，在线清洗效果不理想。

为有效控制氧化沟曝气盘持续增大，此后坚持对其曝气系统采用在线酸洗，频率为1个月1次。

2.3 离线清洗

因在线清洗处理ARP池曝气盘污堵问题效果不佳，为此决定在2016年4月份初将ARP池曝气盘返厂离线清洗。首先用3 wt%的甲酸浸泡膜片12 h，之后再用刷子彻底清洗。清洗后，标准状态下通气量为2（Nm3/h/个）时，曝气盘的阻力损失恢复到了使用前的水平。之后，将清洗的曝气盘冲洗安装到位，效果见表4：

表3 2016年3月底罗茨风机出口风压统计数据

由此可见，曝气盘经返厂离线清洗后， ARP池季节性停用前记录的曝气盘的阻力损失和配套风机的出口风压均控制在了设计范围内。

为防止曝气盘阻力损失再次出现ARP池季节性停用后陡然增大，排空过程采取了微曝气、潜水推进器延迟停机的方式，排空后向池内注入再生工程的产水至盘顶0.5 m处。在停用期间，每天用1台风机在35 Hz状态下微曝气6 h，同时和氧化沟曝气盘一起做周期性在线酸洗。7月份ARP池重新投用后，其配套曝气盘的阻力损失和配套风机的出口风压仍在合理范围内。

2.4 长效对策

鼓风曝气系统的长期高效稳定运行是确保污水厂出水水质、社会价值、经济效益的重要因素，而曝气盘阻力损失的控制无疑是其中重要的环节。氧化沟和ARP池曝气盘在经历了一系列的清洗、维护后，其阻力损失均恢复到了新盘水平，说明可以藉此建立曝气盘阻力损失控制的长效对策。

对氧化沟内曝气盘而言，可采用在线酸洗的方法，将其使用寿命内阻力损失和风机风压控制在设计范围内；而就ARP内曝气盘来说，可通过排空过程微曝气、潜水推进器延迟停机；排空后向池内注入少量再生水；停用期间定期微曝气和酸洗，控制其阻力损失的持续升高。必要时则需要离线酸洗。

3 结 论

（1）微孔曝气盘经过长期或间断的使用，均会因膜片污堵而出现阻力损失增大；

（2）微孔曝气盘在长时间停用时，如果措施不得当其膜片污堵的程度和速度均比长时间使用的曝气盘快，严重时须离线酸洗才能将阻力损失恢复到初始水平。

（3）可通过排空过程微曝气、潜水推进器延迟停机；排空后向池内注入少量再生水；停用期间定期微曝气和酸洗，将间断运行好氧池中的微孔曝气盘的阻力损失控制在合理范围内。

［1］Reardon D J. Turning down the power[J]. Civ Eng，1995，65(8):54-56.

［2］吴敏. 姚念民, 关于微孔曝气器比较与选择的探讨[J]. 环境保护，2002 (5): 16-18.

［3］张自杰, 等. 排水工程下册（第四版）[M]. 北京：中国建筑工业出版社，2000: 147.

［4］梁远, 王佳伟, 等. 微孔曝气器充氧性能变化对污水处理厂能耗的影响[J]. 给水排水，2011，37（1）：42-45.

［5］薛媛媚. 微孔曝气器清洗方案实施及运行效果分析[J]. 2010年水处理新技术新工艺及给（污）水厂运行管理高级研讨会论文集，2010：255-258.

Control Measures of Resistance Loss for Membrane Fine Bubble Diffuser in Aerobic Tank With Intermittent Operation

1,2

（1. Capital China Aihua (Tianjin) Municipal＆Environmental Engineering Co., Ltd., Tianjin 300381, China； 2. Qinhuangdao City Yongsheng Building Design Consulting Co., Ltd., Hebei Qinhuangdao 066001, China）

Resistance loss of membrane fine bubble diffuser will remarkably increase if the control of intermittent operating aerobic tank during shutdown is improper. In this paper,taking an actual engineering as an example, characteristics and reasonsof the increase of resistance loss of membrane fine bubble diffuser were analyzed, and control measures were put forward, which could provide a certain reference for optimizing operation and reducing operation cost in other similar wastewater treatment plants.

intermittentoperating；membrane fine bubble diffuser；resistance loss；control measures

2016-03-15

王硕（1983-），男，工程师，硕士，河北保定人，2010年毕业于沈阳建筑大学环境工程专业，研究方向：主要从事水处理理论与技术研究与设计工作

高雅玲（1984-），女，工程师，硕士，主要从事工业与民用建筑的给排水设计与研究工作。

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1004-0935（2017）05-0502-03