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时间:2020-07-03
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1、摘要:介绍了节能的混合曝气系统——在曝气池前端使用机械表曝,接之以鼓风微孔曝气。并根据笔者在英国B.M.污水厂实测的混合曝气系统的、充氧动力效率等参数,对之作出肯定的评价。 1混合曝气系统(HybridAerationSystem,简称HAS)的特点 在一般活性污泥法处理厂中,总运行费用的40%以上用于能耗、而曝气是最大的耗能环节约占总能耗的50%以上,回流污泥泵房所消耗的电能只占曝气消耗电能的5~10%。 目前,污水厂的充氧动力效率据统[1]:鼓风曝气为1.1~2.2KgO2/kWh,机械表曝为0.5~1.7kgO2/kWh,参差不齐,因此某些污水厂
2、是很有节能的潜力。美国有9000多个活性污泥法处理厂,总能耗为175万马力,每年耗资6亿美元;英国有150个服务人口多于1万的活性污泥法处理厂,若使这些厂的曝气耗能降至最低值,每年可节约950万英磅。因此,在保证出水水质的前提下,提高曝气效率以节能是一很有意义的研究课题。 氧的传递是一复杂过程,受许多因素的影响,如:曝气器的种类和布置方式、曝气器已使用的年限、曝气池的形状、输入空气的流率、污水水质及水流状态、泥龄、是否有消化作用和水温等。据21个污水厂65次试验结果得知[2]:从氧传递的角度,微孔曝气器优于中、粗孔曝气器,曝气器的格形布置优于使水流呈螺旋状前进
3、的池一侧布置,推流式池优于多点进水式池,污泥龄长优于污泥龄短,有消化作用优于无消化作用。 英国的“水研究中心(WaterResearchCenter),推出了混合曝气系统HAS以节能。在清水中,微孔曝气的效率高于机械表曝,图1显示了微孔曝气器在清水中的充氧动力效率约4kgO2/kWh,而机械表曝仅为2kgO2/kWh。但在污水中,特别是负荷较高时,由于表面活性物质的影响及微孔曝气器的堵塞,微孔曝气的效率下降。在混合液中,池进口处α系数约0.3、池尾处则约为0.8,即其充氧效率从1.2左右增至3.2kgO2/kWh,而机械表曝α系数始终接近1,故在混合液中其充氧
4、效率仍接近2kgO2/kWh。HAS即为曝气池入口处使用机械表曝,其效率不因水中存在有机物而降低,再接之以微孔曝气,这样就同时吸取了它们的长处,避免了短处。此外,还在很大程度上减少了微孔曝气器堵塞的可能性。 笔者在英国实测了BlackburnMealows污水厂中(简称B.M.厂)HAS的氧总转移系数KLα、充氧效率等,以对其能耗情况作出评价。 2试验方法 B.M.厂在英国约克郡的Sheffield,为65万当量人口服务,在部分改建时采用了HAS。污水先进一占曝气池总容积33%的机械曝气池,再进占67%的机械曝气池。图2为一组曝气池的简图
5、,机械曝气池(长26.4、宽13.2、高6.2m)中设2个表曝机,其高、低速转动时耗电各为55和35kWh。微孔曝气池分为三个廊道(长47.5、宽5.0、高6.2m),采用渐减曝气,三个廊道中曝气器的数量各为82、60和48个,以维持其DO各为2.0、1.5和1.0mg/L。池中MLSS为3.5mg/L,泥龄为8d。此外,在曝气池前再增设一缺氧池(长10.0、宽13.2、高6.2m),以改善污泥沉降性能及反硝化脱氮,它能夺回曝气过程中供氧的10~20%以降解进水中的BOD5。 经初沉池后,污水的BOD5、SS和NN各为155、152和22mg
6、/L。 对机械曝气池采用非稳定态测定法:停止进水并开启表曝机,曝气4h以使混合液的BOD5降至最低,待DO上升至一定值并保持不变时则停止曝气,此时定时间t=0,以后每隔2min测一次DO,直至DO下降至一定值而保持不变为止。同时,取混合液样曝气24h,测其饱和DO值Cs,据方程 ln(Cs-C)=1n(Cs-C0)-KLa·t 式中C——池中混合液DO值 Co——t=0时混合液的DO值 t——时间绘制ln(Cs-C)~t线,其斜率即为氧的总转移系数KLα(1/h)。 对微孔曝气池采用了“尾气法”(Off-gasMethod),即用一集气罩收集逸出混合
7、液面的气体,测其中氧气所占的百分比。据DavidRedmon等的介绍[3],在图3所示的物料平衡条件下,若为稳定状态则有 式中ρ——氧的比重,20℃且相对湿度50% 时为1.33kg/m3 υ——试验池的体积,L Yin,You——在输入空气及尾气中氧所占的比例(体积比或摩尔比) qin,qou——输入空气及尾气的流量,L/s ——测试条件下的氧总转移系数,1/h假设在生化过程中所产生CO2与所消耗的O2的体积相等,则有qin=qou=Q,此Q值可从空压机流量表上读出。 式中θ——温度修正系数=1.024 T——混合液温度 氧转移效率
8、 充氧能力
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