解析城市污水处理厂曝气节能方法与技术

陆 漾

常熟中法污水处理有限公司

解析城市污水处理厂曝气节能方法与技术

陆 漾

常熟中法污水处理有限公司

随着社会的发展，可持续发展已经成为了人们日益关心和研究的问题。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。

城市污水处理厂；曝气节能；方法；技术

前言

我国社会目前的发展越来越趋近于现代化，此过程中，现有能源已经无法满足人们日益增长的需求，可持续与绿色发展已经变成社会发展中的重点方向。污水处理厂属于城市建设中的主要设施，其正常运行会消耗掉大量的能源，所以，众多行业都开始对城市污水处理这项工作加强了重视。

1　城市污水处理厂曝气系统原理及作用

目前我国的城市污水处理厂曝气技术多样， 但应用最广泛、最具代表性的是通过鼓风曝气系统来实现的，鼓风曝气系统包括曝气管线、鼓风机以及曝气器等。鼓风曝气的原理主要为：通过曝气管道将空气输送到曝气器，使空气在曝气器中形成不同尺寸的气泡， 气泡的大小主要由空气扩散装置的形成来决定。

曝气系统是污水处理厂处理过程中的重要环节之一，曝气的主要作用可归纳为以下几点：（1）充氧，曝气系统可向活性污泥微生物提供足够的溶解氧， 从而为代谢过程提供充足的氧量。（2）搅动、混合，使活性污泥在曝气池内处于剧烈搅动的悬浮状态，能够与废水充分混合、接触。当前城市污水处理厂曝气技术多通过鼓风曝气系统来进行， 而鼓风曝气系统又由曝气管线、鼓风机以及曝气器构成。

2　影响曝气器充氧的因素

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。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分析

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，在智能曝气系统中， 通过对不同时段鼓风机需气量和实际曝气量的对比可知，即使时段不同，变化规律也基本一致，同时，需气量与实际曝气量的运行曲线基本重叠，可见，通过智能曝气系统的调剂作用， 鼓风机的实际曝气量与需求质量基本实现了平衡。另外，通过对比实际曝气量与总电流的曲线图可知，二者之间的变化规律也是一致的，说明通过智能控制，鼓风机的能耗实现了有效的控制， 达到了降低能耗的目的； （2）对DO控制的分析，在未采用此系统之前，DO 控制的效果波动性非常大，呈现出比较明显的不稳定性， 但是DO 控制应用了智能曝气控制系统之后，控制趋于平稳，波动范围比较小，由此也说明，智能曝气系统有利于提升DO 控制的稳定性； （3）对出水水质的影响，在进行此项分析时，通过对比分析来实现，对比的对象为应用系统前后的出水水质，通过对比可以发现，智能曝气系统有利于提升出水的水质，提高能源的利用效率；（4）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。

4　结束语

综上所述，在污水处理厂的建设过程中，尽可能地选择合理的处理工艺，使用节能设备及装置。对于已建成投产的污水厂要大胆进行技术改造，引进新技术、新设备，加强科学管理，逐步实现污水资源化，才能使污水处理技术向低耗、高效率的方向发展。

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