解析城市污水處理廠曝氣節(jié)能方法與技術(shù)

陸 漾

常熟中法污水處理有限公司

解析城市污水處理廠曝氣節(jié)能方法與技術(shù)

陸 漾

常熟中法污水處理有限公司

隨著社會的發(fā)展，可持續(xù)發(fā)展已經(jīng)成為了人們?nèi)找骊P(guān)心和研究的問題。在城市發(fā)展過程中，不可避免的會產(chǎn)生污水，而做好污水處理工作對于城市的生活環(huán)境來說至關(guān)重要。

城市污水處理廠；曝氣節(jié)能；方法；技術(shù)

前言

我國社會目前的發(fā)展越來越趨近于現(xiàn)代化，此過程中，現(xiàn)有能源已經(jīng)無法滿足人們?nèi)找嬖鲩L的需求，可持續(xù)與綠色發(fā)展已經(jīng)變成社會發(fā)展中的重點(diǎn)方向。污水處理廠屬于城市建設(shè)中的主要設(shè)施，其正常運(yùn)行會消耗掉大量的能源，所以，眾多行業(yè)都開始對城市污水處理這項(xiàng)工作加強(qiáng)了重視。

1　城市污水處理廠曝氣系統(tǒng)原理及作用

目前我國的城市污水處理廠曝氣技術(shù)多樣， 但應(yīng)用最廣泛、最具代表性的是通過鼓風(fēng)曝氣系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)的，鼓風(fēng)曝氣系統(tǒng)包括曝氣管線、鼓風(fēng)機(jī)以及曝氣器等。鼓風(fēng)曝氣的原理主要為：通過曝氣管道將空氣輸送到曝氣器，使空氣在曝氣器中形成不同尺寸的氣泡， 氣泡的大小主要由空氣擴(kuò)散裝置的形成來決定。

曝氣系統(tǒng)是污水處理廠處理過程中的重要環(huán)節(jié)之一，曝氣的主要作用可歸納為以下幾點(diǎn)：（1）充氧，曝氣系統(tǒng)可向活性污泥微生物提供足夠的溶解氧， 從而為代謝過程提供充足的氧量。（2）攪動、混合，使活性污泥在曝氣池內(nèi)處于劇烈攪動的懸浮狀態(tài)，能夠與廢水充分混合、接觸。當(dāng)前城市污水處理廠曝氣技術(shù)多通過鼓風(fēng)曝氣系統(tǒng)來進(jìn)行， 而鼓風(fēng)曝氣系統(tǒng)又由曝氣管線、鼓風(fēng)機(jī)以及曝氣器構(gòu)成。

2　影響曝氣器充氧的因素

2.1曝氣量會影響曝氣器充氧

通常情況下，氧氣會按照“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，通過氣膜與液膜進(jìn)行傳遞。為了能夠使此推動力大大增加可以應(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，縮短氣液的實(shí)際接觸時間，使氣泡直徑變大，進(jìn)而有效的減小氣液接觸面。

2.2溫度會影響曝氣器充氧

隨著水溫的改變，水的物理性質(zhì)也會發(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，由于水的粘度非常小，會使分子會快速擴(kuò)散，液膜厚度會變小，氧傳質(zhì)速率會增大；當(dāng)水溫降低時，氧傳質(zhì)的速率也會隨之降低。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，都會影響氧傳質(zhì)速率，這兩者都具有一個較為合適的溫度區(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。在曝氣器使用時間逐漸增加的過程中，曝氣器便會發(fā)生破碎、堵塞以及破裂等眾多問題，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)行過程，活動最佳的經(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有關(guān)，所以，我們必須嚴(yán)格控制水質(zhì)密度、曝氣器型號以及工藝條件，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)行的過程中， 進(jìn)水水質(zhì)和數(shù)量并不是固定的，經(jīng)常會發(fā)生變化，這樣一來，在利用微生物對污染物進(jìn)行降解時，所需消耗的氧量也會相應(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。在利用單體設(shè)備進(jìn)行節(jié)能時，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)的動力學(xué)數(shù)學(xué)模型的建立以及相應(yīng)的計算，構(gòu)建起智能曝氣控制系統(tǒng)，在此系統(tǒng)中，采用四級控制方式，也就是在進(jìn)行控制時， 將智能總控制室和PLC 控制站結(jié)合起來的方式。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，通過計算機(jī)和以太網(wǎng)，對曝氣進(jìn)行智能控制，通過PLC 站點(diǎn)的采集，獲得相應(yīng)的實(shí)時參數(shù)，進(jìn)而將各個曝氣池中的需氧量科學(xué)的計算出來。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，就是指自動控制模式，當(dāng)自動控制模式無法起作用時，就由工作人員來進(jìn)行人工強(qiáng)制控制。

3.3智能曝氣系統(tǒng)的性能分析

在對智能曝氣系統(tǒng)的性能進(jìn)行分析時， 通過以下幾個部分的控制分析來進(jìn)行。（1）對鼓風(fēng)機(jī)的控制分析，在智能曝氣系統(tǒng)中， 通過對不同時段鼓風(fēng)機(jī)需氣量和實(shí)際曝氣量的對比可知，即使時段不同，變化規(guī)律也基本一致，同時，需氣量與實(shí)際曝氣量的運(yùn)行曲線基本重疊，可見，通過智能曝氣系統(tǒng)的調(diào)劑作用， 鼓風(fēng)機(jī)的實(shí)際曝氣量與需求質(zhì)量基本實(shí)現(xiàn)了平衡。另外，通過對比實(shí)際曝氣量與總電流的曲線圖可知，二者之間的變化規(guī)律也是一致的，說明通過智能控制，鼓風(fēng)機(jī)的能耗實(shí)現(xiàn)了有效的控制， 達(dá)到了降低能耗的目的； （2）對DO控制的分析，在未采用此系統(tǒng)之前，DO 控制的效果波動性非常大，呈現(xiàn)出比較明顯的不穩(wěn)定性， 但是DO 控制應(yīng)用了智能曝氣控制系統(tǒng)之后，控制趨于平穩(wěn)，波動范圍比較小，由此也說明，智能曝氣系統(tǒng)有利于提升DO 控制的穩(wěn)定性； （3）對出水水質(zhì)的影響，在進(jìn)行此項(xiàng)分析時，通過對比分析來實(shí)現(xiàn)，對比的對象為應(yīng)用系統(tǒng)前后的出水水質(zhì)，通過對比可以發(fā)現(xiàn)，智能曝氣系統(tǒng)有利于提升出水的水質(zhì)，提高能源的利用效率；（4）節(jié)電分析，通過對比智能曝氣實(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。通過這四個方面的分析可知，城市污水處理廠通過智能曝氣系統(tǒng)能夠有效地實(shí)現(xiàn)曝氣節(jié)能的目的。

4　結(jié)束語

綜上所述，在污水處理廠的建設(shè)過程中，盡可能地選擇合理的處理工藝，使用節(jié)能設(shè)備及裝置。對于已建成投產(chǎn)的污水廠要大膽進(jìn)行技術(shù)改造，引進(jìn)新技術(shù)、新設(shè)備，加強(qiáng)科學(xué)管理，逐步實(shí)現(xiàn)污水資源化，才能使污水處理技術(shù)向低耗、高效率的方向發(fā)展。

［1］單廷財. 城市污水處理廠曝氣節(jié)能方法與技術(shù)［J］.甘肅農(nóng)業(yè)，2015，14：57-58.

［2］弋舒昱， 馬曉力， 李少叢. 城市污水處理廠節(jié)能技術(shù)研究進(jìn)展［J］.能源與環(huán)境，2012，01：37-38+49.

［3］陳功， 周玲玲， 戴曉虎， 董濱. 城市污水處理廠節(jié)能降耗途徑［J］.水處理技術(shù)，2012，04：12-15.