城镇污水处理厂曝气系统节能降耗影响因素及控制模式研究

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1、城镇污水处理厂曝气系统节能降耗影响因素及控制模式研胡耀清安徽省马鞍山市花山区天门大道屮段安徽马鞍山243000曝气系统是城镇污水处理厂的重要设施，根据曝气方式的不同，其耗电量可达用电总量的40%—50%或以上，是污水厂节能的关键。文章简述了城镇污水处理曝气系统节能降耗影响因素，并对其控制模式进行丫分析研究。关键词城镇污水处理厂曝气系统节能降耗城镇污水处理厂曝气系统的节能可以从提高扩散装置效率，在保证微生物对氧的需求入手，采用控制风量技术，减少供气量，从而达到节能的目的。目前，我国新建污水厂普遍从这一

2、思路出发，采用了相应的节能技术，节能效果显著。一.城镇污水处理厂曝气系统节能降耗影响因素1、运行参数的相对不固定污水厂设计时，工程还没有建设，因此设计参数一般是参考国A外经验或根据小型实验结果选定的，与实际情况存在差异，为保证其安全性能，设计时一般都留有余地。所以在运行屮不能把设计参数当作固定不变的量，应根据进水水量和水质的变化确定实际的运行参数。这不仅是节能的需要，也是正常运转的需要。在选择设备的曝气量时，要在计算需氧量的基础上加一个相对安全的系数，以满足最大负荷时的运行需求。可是最大负荷的出现毕

3、竟较少，运行吋如果不考虑负荷大小而一味按额定曝气量运转，不仅会造成能源的浪费，也会导致曝气过量的现象，从而影响出水水质。所以应根据实际负荷，以DO为指标采取曝气控制技术。据EPA对美国12个污水处理设施调查结果显示，以DO为指标控制曝气量平均可节电30%左右，效果显著。2、氧的传质速率（1）氧转移原理。氧通过扩散装置向污水中扩散遵循氧转移原理。在活性污泥法正常曝气条件下可应用双膜理论，其实质是:假定在气相与液相接触面两侧存在着气膜和液膜，传质阻力都集中于此，并假定接触面上气液经常处于平衡状态。空气中

4、的氧向液体中转移时，空气处于紊流，可以认为氧的浓度是均一的。可见双膜理论的应用是有一定条件的，在不能满足这些假定条件下就不能使用双膜理论。（2）减小气量与传质速率。从传质角度来说应维持曝气池较低的溶解氧浓度，以减小能耗。因此冇人认为在进出水条件一定吋可以减小曝气量，从而增大传质。那么在停止曝气这一极端条件下，传质速率将达到最大，这显然是不对的。造成这一错误的原因是没有考虑双膜理论成立的条件。（3）EA与传质速率。对于微孔曝气器来讲，在允许空气流率范围内，最小空气流率吋氧利用率EA比最大流率时高25%

5、,因此认为减小气量至曝气头最小流率，以增大EA，从而增大传质速率，同吋达到节能0的。3、曝气池有效深度随着曝气深度的增加，氧的分压增大，根据亨利定律，水中溶解氧浓度必然增大，传质推动力必然增大，同时气泡走行距离加长，停留吋间也增长，但因压力增大气泡变小变少，深度增加到一定程度时，因压力太大超过曝气设备负荷吋，将完全没有气泡。可见对于同一台曝气设备，随着曝气深度的增加，传质速率不一定增加。日本实验结果表明，EA与深度的0.72次方呈正比，而功率在5m—18m范围内与深度的0.67次方成正比。所以在20

6、m,随着深度的增加,EA的增大与耗电量的增大基本相互抵消，即单位吸氧量的电耗几乎与曝气池有效深度无关，因此节能潜力不大，但是仍可以把它作为节省dJ地面积的一项对策予以考虑。二、城市污水处理厂曝气系统节能降耗控制模式研究1、控制风量吋空气流率的核算曝气器的空气流率太低可能导致堵塞或污泥沉淀，但流率过高，不仅浪费能源，而i过量空气使气泡冇变人趋势，过多的能量输人也会导致垂直流速增大，缩短气泡在水中的停留吋间，降低传质效率。因此，曝气器有一个允许空气流率范围，此范围由生产厂家给出，风量控制吋不应超过这一范

7、围，不能只考虑节电而毫无节制的任意减小风量，否则将得不偿失。一般可事先由最大、最小允许空气流率算出最大、最小允许风量，风量调节不能超过此范围，但具体的调节界限还与搅拌强度以及设备特性有关。2、搅拌强度曝气的另一0的是搅拌，对于大多数曝气池供气量>15W/m3吋，可以阻止活性污泥沉降。搅拌能耗明显高于供氧能耗时，则应该考虑减小曝气池体积和增大MLSS，以保持较高的电能利用效率。一般情况下，按设计手册推荐的几何比例进行设计吋，能满足DO需求即可满足搅拌要求。可是当进行减小风量操作以节能吋，尤其当F

8、/M很低时，风量有可能降到最低所需搅拌强度以下，从而导致污泥沉淀。因此，在减小风量时，要考虑最小允许空气流率和最小搅拌强度，从而确定一个最小搅拌所需风量值。为了工艺运行的稳定和搅拌强度，适当浪费一些电耗也不能使风量小于该值而导致污泥沉降影响工艺效果。3、风机本身的调节限度不仅曝气器和搅拌强度有一个允许风量问题，曝气设备本身也存在一个风量调节范围问题。如果将进口蝶阀或导叶片关得过小，可能出现喘振，导致机组发热甚至损坏。一般对于进UI蝶阀风量调节范围是45%-100%。，