【干貨】污水處理中的精準曝氣！

2023-01-07 16:15:01 admin

一、什么是精準曝氣？

精準曝氣是污水處理廠由早期粗放式人工控制方式向現代精細化自動控制方式進階的產物。

傳統(tǒng)活性污泥法已經在世界范圍內應用數百年，多位國內外權威專家多次提出并強調，需要深度挖掘百年活性污泥法工藝，實現生化處理工藝的最優(yōu)控制與高效運行。

精準曝氣的首要目標是保障生化處理工藝穩(wěn)定運行以及出水穩(wěn)定達標，進而達到鼓風曝氣系統(tǒng)的節(jié)能降耗和污水處理廠的運行成本降低。

國際上早已提倡污水處理廠自動化和精細化管理與控制。精準曝氣是污水廠實現精細化管理的有效工具，需要通過鼓風機、曝氣設備以及精準曝氣系統(tǒng)等各方的共同努力。

精準曝氣系統(tǒng)可以使各種復雜的供氣方案得以實現，如間歇曝氣、微量曝氣、正常曝氣、溶解氧分布控制等；可以幫助污水處理廠實現工藝的精細調節(jié)，適應各種工藝，并能夠隨著工藝變化而調整；還可以根據當前需要的曝氣量，通知鼓風機主控進行風量調節(jié)，防止發(fā)生喘震等異常情況，節(jié)約鼓風機電耗。

二、為什么要實現精準曝氣？

污水處理廠在生物處理過程當中，如果曝氣量不足，會導致工藝運行惡化，出水水質排放超標；如果曝氣量過多，會導致高能耗，造成污水處理廠運行成本增加。因此，只有根據實際需求合理分配與精準調節(jié)各區(qū)域的曝氣量，才能保證污水處理廠高效和經濟運行。

良好的污水處理工藝自動控制系統(tǒng)，既能保障污水處理廠設備連續(xù)穩(wěn)定運行，又可實現節(jié)能降耗，在工藝升級改造中得到關注和應用。精準曝氣控制系統(tǒng)是近年發(fā)展起來的一套較好控制鼓風曝氣的節(jié)能技術。

我國污水處理廠的能耗主要是電耗，處理每噸污水耗電約0.2-0.3度，電費約占污水處理成本的50%-70%。在我國污水處理廠建設基礎上，通過現有設施的優(yōu)化運營，存在提高出水水質、降低能耗物耗的巨大空間。截至2019年6月底，全國設市城市累計建成城市污水處理廠5000多座(不含鄉(xiāng)鎮(zhèn)污水處理廠和工業(yè))，污水處理能力達2.1億立方米/日。

按我國污水處理廠每年處理500億噸污水來計算，如果能夠節(jié)省20%的能耗，這就能夠為國家節(jié)約約30億度電。在目前國家大力提倡節(jié)能降耗的背景下，污水處理廠的節(jié)能降耗具有重大意義。

我國約有一半的污水處理廠采用氧化溝和AAO工藝，越來越多的AAO變形的工藝呈現上升的趨勢。鼓風曝氣的能耗占污水廠總能耗的51%左右。因此，實現曝氣系統(tǒng)的節(jié)能運行是污水廠節(jié)能的關鍵。

曝氣過量直接造成電能浪費，并且溶解氧通過內回流被帶到缺氧區(qū)影響反硝化的效果，溶解氧通過外回流被帶到厭氧區(qū)影響厭氧釋磷的過程。

曝氣量不足，影響生化池中微生物活性，可能影響出水水質；還可能造成二沉池中發(fā)生反硝化，污泥上浮，影響出水。

精準曝氣系統(tǒng)既能保障污水處理廠設備連續(xù)穩(wěn)定運行，又可實現節(jié)能降耗。我公司將鼓風機、曝氣器、電動閥門、在線監(jiān)測儀表等國際頂尖設備與良好的自控系統(tǒng)完美結合，真正實現了整個系統(tǒng)的可靠穩(wěn)定運行。

曝氣過程涉及兩個步驟:一是氧氣的擴散和溶解。在鼓風曝氣系統(tǒng)中主要體現為空氣從曝氣池底部的曝氣頭釋放后，空氣中的氧氣從氣相向液相中轉移。二是溶解氧的利用和消耗。這個過程綜合了好氧處理過程的有機碳去除過程、生物脫氮、生物除磷等，是由多個過程綜合作用的結果。

活性污泥法的曝氣過程是為去除有機碳、硝化、吸磷等過程提供適宜的溶解氧，以促進三種生化反應的正常進行。曝氣流量控制的目標就是是形成穩(wěn)定的溶解氧條件，為微生物生長與污染物降解建立一個動態(tài)平衡和可靠的生存環(huán)境。這一動態(tài)平衡過程的實質，就是使總氧轉移速率近似等于總耗氧速率。由于污水廠的進水水質和水量是變化的，在特定的時間段內其耗氧量也是變化的，只有使該時段內的供氧量和耗氧量相均衡，才能保證處理環(huán)境的穩(wěn)定，保證出水水質。

三、精準曝氣系統(tǒng)的組成

1. 鼓風機的控制模

市場上大部分的鼓風機調節(jié)方式分為調頻率、調風量和調壓力三種模式。精確曝氣系統(tǒng)和調壓力模式的鼓風機配合最為高效。推薦具有恒壓模式的鼓風機作為精確曝氣系統(tǒng)的專用鼓風機，以實現高效的控制。

2. 鼓風機的喘震風險

同時，在鼓風機的選型時不僅要考慮到鼓風機的控制方式，還要考慮到鼓風機的氣量運行范圍，由于水質水量的變化，工藝需要的曝氣量時刻最變化，如果工藝需要的氣量小于鼓風機能提供的最小氣量，鼓風機就有可能發(fā)生喘震風險。比如說，現在有兩臺恒壓控制模式的鼓風機給工藝供氣，單臺鼓風機的風量范圍是6000-10000m3/h,現場兩臺鼓風機聯動運行，如果工藝需要的需氣量是1100m3/h，則開一臺鼓風機風量不夠，需要開兩臺鼓風機，但風量太大，導致閥門處于最小閥位，整個曝氣系統(tǒng)的管路壓力越來越高，最終導致鼓風機喘震。避免鼓風機喘震的方法有兩種。大小配方案：在選型的時候考慮到鼓風機大小配，就是選一臺4000-8000m3/h的鼓風機和一臺5000-10000m3/h 的鼓風機，則能實現4000-18000m3/h 的連續(xù)流量供氣，避免了鼓風機喘震的風險，大大調高了鼓風機可調節(jié)風量的區(qū)間范圍，很好的解決了喘震的風險。如果是新項目，推薦鼓風機大小配方案。如果是改造的項目，推薦最小氣量法方案。可酌情選擇。

閥門閥門是整個曝氣系統(tǒng)的主控設備。系統(tǒng)根據設定的參數，通過調節(jié)閥門的開度，來調節(jié)管路的流量，從而達到調節(jié)工藝參數的目的。這就對閥門的要求比較高，其工作特性曲線的選型也很重要。最好能選擇線性度良好的調節(jié)閥，如棱形閥等，同時還要考慮到閥門的變徑尺寸、壓力損失等因素。有些廠家用蝶閥來代替調節(jié)閥，由于其閥門調節(jié)曲線的限制，壓損高，調節(jié)線性度不好，效果非常不好。

3. 流量計

流量計用來測量管路的流量，是整個曝氣系統(tǒng)的測量設備，流量計要選擇質量流量計，其不受溫度、壓力的影響。選擇精度高、重復性好的流量計。同時還要考慮到流量計和閥門的安裝要求。流量計的安裝有其特殊的要求，如直管段和縮擴徑等和流量計的距離，閥門和流量計的距離，以及彎頭等對流量計的測量影響。

4. DO現場工藝儀表

現場儀表主要包括DO 儀表，氨氮儀表，PH值儀表等，市場上有很多品牌的儀表都能滿足要求。主要考慮到平時維護的方便，因為大部分的儀表都需要定期維護和校準，對污水處理廠的運行人員要求較高。如果現場儀表不能準確的測量工藝值（如儀表傳感器堵住等），則整個精確曝氣系統(tǒng)便會朝著錯誤的方向控制，影響出水的水質。

5. 曝氣盤/管曝氣盤/管主要是安裝要合格，不能有漏氣和安裝水平問題。需要嚴格按照安裝工藝來進行，防止漏氣發(fā)生，且要做水平測試，以保證氣量的分配均勻。

6. 精準曝氣系統(tǒng)控制柜

可以把精確曝氣系統(tǒng)比作一個很有經驗的工藝人員，如果說鼓風機是心臟，閥門、流量計和DO等儀表是手足的話，那么精確曝氣系統(tǒng)控制柜就是大腦，其控制的精確度直接影響系統(tǒng)的精確度，影響出水水質的穩(wěn)定度。

四、理想中的精準曝氣系統(tǒng)

理想的精準曝氣系統(tǒng)應該考慮到閥門、流量計、DO儀表、鼓風機等設備的影響，并能適應這些設備的工作特性，要能有針對不同工藝負載的參數設置，同是還要有緊急情況下的控制方式和報警輸出（如DO儀表壞，鼓風機喘震等不利因素）

市場上有很多做精準曝氣系統(tǒng)的廠家，其控制也不一樣，但總的來說，一個完美的精確曝氣系統(tǒng)，應該有以下特點：

1. 適應性

理想的精準曝氣系統(tǒng)應該能適應不同的水質要求，同時還能適應各個配套的工藝設備。對于其他的設備（如鼓風機）能很好的適應其控制方式，如流量和壓力控制模式都可。

2. 獨立性：

理想的精準曝氣系統(tǒng)應該具有獨立的控制能力，只需要將系統(tǒng)置于自動模式，系統(tǒng)便可按照設定的工藝參數運行，不受其他如通訊斷路的干擾。且在緊急情況下有替代的控制方式和報警輸出等，以保證參數穩(wěn)定。

3. 參數可選性：

理想的精準曝氣系統(tǒng)的參數應該具有可選性，如可以設定控制模式（流量控制，閥位控制，DO 控制等），控制地點（遠程/本地），控制參數等。

4. 細化性：

理想的精準曝氣系統(tǒng)應該細化控制區(qū)間，因為不同的閥門和流量計曲線不一樣，可以將不同的閥門和流量計的參數導入到精準曝氣系統(tǒng)中，即使是蝶閥，也能達到較好的效果。

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