污水处理厂曝气系统技术改造分析

曹贵斌

摘 要：绿色生态经济发展大背景下，污水处理厂对污水的处理效率成为人们关注的重点之一。曝气处理是污水处理中的重要环节之一，其曝气系统工作效率直接影响到对污水的处理效率，需合理设计曝气系统，做好维护，以此延长使用寿命。文章以某地区污水处理厂为例，对其曝气系统技术改造分析，旨在以此为其他污水处理厂更好改造提供理论参考。

关键词：污水处理厂;曝气系统;技术改造

污水处理中少不了以曝气系统进行曝气处理，只有确保曝气系统各项安装操作正常，才能保证污水有效处理[1]。下文对某污水处理厂曝气系统电气自动控制及机械构成改造分析，分析对曝气整体系统的维护，原曝气系统为6台射流泵带动微孔进行微孔曝气，现改为应用将微孔曝气改为螺旋式曝气，节省了费用，同时也降低了检修难度，同时曝气系统运行效率大大提高，其运行能耗也得到进一步优化。

1 案例分析

污水处理中，通过曝气系统对污水处理，其管理操作简单，且投入成本低，对污水的处理效率突出，在各大污水处理厂中应用广泛。案例污水处理厂（以下简称A污水处理厂）曝气系统为CAST工艺，设置八个对应生化反应池。曝气系统为CAST处理的核心，系统运行状况直接影响系统对污水的处理效率。

A污水处理厂采用微孔曝气系统，为橡胶膜盘式曝气器（如图1）。

该系统风压受管路阻力影响较大，在变水位运行设计上应用可满足要求。CAST池在进水、曝气时，水波动范围在4-6m，而系统可在此范围正常工作。污水厂系统选择6台射流泵带动微孔进行微孔曝气，实现进水曝气。

2 现阶段曝气系统的运行

曝气是污水好氧生物处理系统中一个重要的工艺过程，曝气效果的好坏极大地影响生物处理系统的效率。同时，曝气又是一個非常耗能的过程，一般情况下曝气的能耗要占整个处理系统能耗的60%-80%。橡胶膜盘式曝气器为了防止系统停机时的污水倒灌，内部设置了止回膜（阀），增加了空气阻力损失。因此，一旦发生堵塞，曝气器阻力急剧增大，造成系统能耗上升，甚至影响系统的正常工作和使用寿命。同时，进入曝气器内部的积水无法被空气挤压出去，只能安装专门的泄水管路和泄水阀来排水。实际经验表明，这给日常运行操作带来麻烦，排除积水也并不理想。污水处理厂原本使用的微孔曝气器扩散的气泡直径应足够小（一般在1-3mm），由鼓风机进入的空气首先要克服橡胶微孔张力做功，才能突破微孔的阻力进入水中，所以这个进气过程一开始就有一部分风能损失。

具体系统主要由排气阀、放空阀、止回阀构成。系统运作步骤：点击启动按钮，后鼓风机轴流风机启动，延时1min后风机启动，控制电路打开排气阀，放空阀逐渐关闭。

3 具体技术改造

在A污水处理厂中，应用系统接主管网为微孔曝气，但是这种系统存在诸多弊端，故提出更换为螺旋式曝气，螺旋式曝气器是一种新型曝气器，它解决了现有的微孔曝气器安装维修麻烦、易污堵使用寿命短等问题[2]。

螺旋式曝气器工作原理：

①空气由大孔径排出，比重远远小于水的空气会以很大的动量在水中上升;②由于螺旋式曝气器内部产生负压，约有空气量1.3倍的活性污泥水会被吸入曝气器中;③由交叉板产生的激烈旋涡能更好地将泥水和空气混合（第一次混合）;④空气--泥水被特殊设计的切割装置粉碎成微颗粒群、氧气被迫溶入水中（第二次混合）;⑤水和空气以1.8m/s的速度向上冲出，实现槽内均匀搅拌;⑥强烈循环水流使气水冲向池底，使底部淤泥参与循环。

针对A污水处理厂曝气风机出现的问题，技术人员对问题详细分析，并提出相应技术改造方案，提出从机械及电气控制方面解决问题。

自在机械部分，考虑到止回阀可实现单向同期的，系统关闭中若管道压力在系统侧压力之上，则止回阀正常关系。可对止回阀位置调整，以此缓解启动和带压关闭。

经改造后的曝气系统布置如图2所示。

改造后曝气系统常年运行不堵塞、溶氧效率无衰减，无淤泥堆积、不结垢;高效节能（曝气阻力小）;无需池底固定安装，维保非常便捷;防腐蚀材质： 螺旋式曝气器整体进口ABS注塑，一次注塑成形，坚固耐用，对酸、碱、氯离子等具有很好的防腐蚀性能。更换简单，螺旋式曝气器无需改变原有主管路，完全可以替换微孔曝气器，安装时间短;改造时无需清池，可带水安装更换，节省60%施工周期。具有泥水提升作用，池底不会有污泥沉积，通过高速水流打碎污泥团，提高微生物活性，促进微生物对有机物的分解。

4 自动控制技术改造

为进一步提高曝气系统运行效率，提出对系统进行自动技术改造：A污水处理厂曝气系统的运行是以CAST的池水溶氧值在现场手动调节系统，系统运行耗电巨大，耗电比占污水处理厂近60%。这种鼓风系统对应操作人员工作量大，且设备工作效率不高。为此，需对系统控制全面改造。

一方面，自动控制需实现远程手动遥控。处理厂上位机操作系统为Windows2000系统，通讯以Rslinx5000支持，操作人员以计算机终端、Intouch软件支持，分析CAST池中溶氧数值，确定设备开启效率及数量。采用此控制方式，操作人员可远程操作。但是该方式对设备的开停切换需采用人工干预方式实现，其控制自动化程度较低。

另一方面，可在原有控制技术的基础上，可融入PLC控制技术，按照原有编程完成控制，减少控制中的人为干预。系统运行时间、频率调整、开启数量等均通过PLC技术，按照池水溶氧值调整，也可对各个设备的情况通过PLC系统监视，实现自动化控制。

5 结束语

综上所述，以A污水处理厂曝气系统技术改造为例进行分析，主要从曝气系统的运行情况入手，提出以螺旋式曝气器优化系统性能，同时提出引入PLC控制技术，优化控制，延长系统使用寿命的同时也提高其自动化操作程度。

参考文献：

[1]刘琳明.污水处理厂曝气系统技术改造[J].中国包装科技博览，2011（011）：2-3.

[2]陈国雄.某城市污水处理厂曝气系统技术改造的应用效能[J].广州化工，2011（17）：98-101.