【干货】污水处理中的精准曝气！

     

     

一、什么是精准曝气？

精准曝气是污水处理厂由早期粗放式人工控制方式向现代精细化自动控制方式进阶的产物。  

 

传统活性污泥法已经在世界范围内应用数百年，多位国内外权威专家多次提出并强调，需要深度挖掘百年活性污泥法工艺，实现生化处理工艺的最优控制与高效运行。  

 

精准曝气的首要目标是保障生化处理工艺稳定运行以及出水稳定达标，进而达到鼓风曝气系统的节能降耗和污水处理厂的运行成本降低。  

 

国际上早已提倡污水处理厂自动化和精细化管理与控制。精准曝气是污水厂实现精细化管理的有效工具，需要通过鼓风机、曝气设备以及精准曝气系统等各方的共同努力。  

 

精准曝气系统可以使各种复杂的供气方案得以实现，如间歇曝气、微量曝气、正常曝 气、溶解氧分布控制等；可以帮助污水处理厂实现工艺的精细调节，适应各种工艺，并能够随着工艺变化而调整；还可以根据当前需要的曝气量，通知鼓风机主控进行风量调节，防止发生喘震等异常情况，节约鼓风机电耗。  

 

   

     

二、为什么要实现精准曝气？

 

污水处理厂在生物处理过程当中，如果曝气量不足，会导致工艺运行恶化，出水水质排放超标；如果曝气量过多，会导致高能耗，造成污水处理厂运行成本增加。因此，只有根据实际需求合理分配与精准调节各区域的曝气量，才能保证污水处理厂高效和经济运行。  

 

良好的污水处理工艺自动控制系统，既能保障污水处理厂设备连续稳定运行，又可实现节能降耗， 在工艺升级改造中得到关注和应用。精准曝气控制系统是近年发展起来的一套较好控制鼓风曝气的节能技术。  

 

我国污水处理厂的能耗主要是电耗，处理每吨污水耗电约0.2-0.3度，电费约占污水处理成本的50%-70%。在我国污水处理厂建设基础上，通过现有设施的优化运营，存在提高出水水质、降低能耗物耗的巨大空间。截至2019年6月底，全国设市城市累计建成城市污水处理厂5000多座(不含乡镇污水处理厂和工业)，污水处理能力达2.1亿立方米/日。  

 

按我国污水处理厂每年处理500亿吨污水来计算，如果能够节省20%的能耗，这就能够为国家节约约30亿度电。在目前国家大力提倡节能降耗的背景下，污水处理厂的节能降耗具有重大意义。  

 

我国约有一半的污水处理厂采用氧化沟和AAO工艺，越来越多的AAO变形的工艺呈现上升的趋势。鼓风曝气的能耗占污水厂总能耗的51%左右。因此，实现曝气系统的节能运行是污水厂节能的关键。   

 

曝气过量直接造成电能浪费，并且溶解氧通过内回流被带到缺氧区影响反硝化的效果，溶解氧通过外回流被带到厌氧区影响厌氧释磷的过程。  

 

曝气量不足，影响生化池中微生物活性，可能影响出水水质；还可能造成二沉池中发生反硝化，污泥上浮，影响出水。  

 

精准曝气系统既能保障污水处理厂设备连续稳定运行，又可实现节能降耗。我公司将鼓风机、曝气器、电动阀门、在线监测仪表等国际顶尖设备与良好的自控系统完美结合，真正实现了整个系统的可靠稳定运行。  

 

曝气过程涉及两个步骤:一是氧气的扩散和溶解。在鼓风曝气系统中主要体现为空气从曝气池底部的曝气头释放后，空气中的氧气从气相向液相中转移。二是溶解氧的利用和消耗。这个过程综合了好氧处理过程的有机碳去除过程、生物脱氮、生物除磷等，是由多个过程综合作用的结果。  

 

活性污泥法的曝气过程是为去除有机碳、硝化、吸磷等过程提供适宜的溶解氧，以促进三种生化反应的正常进行。曝气流量控制的目标就是是形成稳定的溶解氧条件，为微生物生长与污染物降解建立一个动态平衡和可靠的生存环境。这一动态平衡过程的实质，就是使总氧转移速率近似等于总耗氧速率。由于污水厂的进水水质和水量是变化的，在特定的时间段内其耗氧量也是变化的，只有使该时段内的供氧量和耗氧量相均衡，才能保证处理环境的稳定，保证出水水质。
 

 

   

     

三、精准曝气系统的组成

 

1. 鼓风机的控制模
 

市场上大部分的鼓风机调节方式分为调频率、调风量和调压力三种模式。精确曝气系统和调压力模式的鼓风机配合最为高效。推荐具有恒压模式的鼓风机作为精确曝气系统的专用鼓风机，以实现高效的控制。  

 

2. 鼓风机的喘震风险  

同时，在鼓风机的选型时不仅要考虑到鼓风机的控制方式，还要考虑到鼓风机的气量运行范围，由于水质水量的变化，工艺需要的曝气量时刻最变化，如果工艺需要的气量小于鼓风机能提供的最小气量，鼓风机就有可能发生喘震风险。比如说，现在有两台恒压控制模式的鼓风机给工艺供气，单台鼓风机的风量范围是6000-10000m3/h,现场两台鼓风机联动运行，如果工艺需要的需气量是1100m3/h，则开一台鼓风机风量不够，需要开两台鼓风机，但风量太大，导致阀门处于最小阀位，整个曝气系统的管路压力越来越高，最终导致鼓风机喘震。  避免鼓风机喘震的方法有两种。大小配方案：在选型的时候考虑到鼓风机大小配，就是选一台4000-8000m3/h的鼓风机和一台5000-10000m3/h 的鼓风机，则能实现4000-18000m3/h 的连续流量供气，避免了鼓风机喘震的风险，大大调高了鼓风机可调节风量的区间范围，很好的解决了喘震的风险。如果是新项目，推荐鼓风机大小配方案。如果是改造的项目，推荐最小气量法方案。可酌情选择。  

 

 阀门阀门是整个曝气系统的主控设备。系统根据设定的参数，通过调节阀门的开度，来调节管路的流量，从而达到调节工艺参数的目的。这就对阀门的要求比较高，其工作特性曲线的选型也很重要。最好能选择线性度良好的调节阀，如棱形阀等，同时还要考虑到阀门的变径尺寸、压力损失等因素。有些厂家用蝶阀来代替调节阀，由于其阀门调节曲线的限制，压损高，调节线性度不好，效果非常不好。   

 

3. 流量计  

流量计用来测量管路的流量，是整个曝气系统的测量设备，流量计要选择质量流量计，其不受温度、压力的影响。选择精度高、重复性好的流量计。同时还要考虑到流量计和阀门的安装要求。流量计的安装有其特殊的要求，如直管段和缩扩径等和流量计的距离，阀门和流量计的距离，以及弯头等对流量计的测量影响。  

 

4. DO现场工艺仪表   

现场仪表主要包括DO 仪表，氨氮仪表，PH值仪表等，市场上有很多品牌的仪表都能满足要求。主要考虑到平时维护的方便，因为大部分的仪表都需要定期维护和校准，对污水处理厂的运行人员要求较高。如果现场仪表不能准确的测量工艺值（如仪表传感器堵住等），则整个精确曝气系统便会朝着错误的方向控制，影响出水的水质。  

 

5. 曝气盘/管  曝气盘/管主要是安装要合格，不能有漏气和安装水平问题。需要严格按照安装工艺来进行，防止漏气发生，且要做水平测试，以保证气量的分配均匀。   

 

6. 精准曝气系统控制柜  

可以把精确曝气系统比作一个很有经验的工艺人员，如果说鼓风机是心脏，阀门、流量计和DO等仪表是手足的话，那么精确曝气系统控制柜就是大脑，其控制的精确度直接影响系统的精确度，影响出水水质的稳定度。  

 

   

     

四、理想中的精准曝气系统

 

理想的精准曝气系统应该考虑到阀门、流量计、DO仪表、鼓风机等设备的影响，并能适应这些设备的工作特性，要能有针对不同工艺负载的参数设置，同是还要有紧急情况下的控制方式和报警输出（如DO仪表坏，鼓风机喘震等不利因素）  

 

市场上有很多做精准曝气系统的厂家，其控制也不一样，但总的来说，一个完美的精确曝气系统，应该有以下特点：
 

 

1. 适应性  

理想的精准曝气系统应该能适应不同的水质要求，同时还能适应各个配套的工艺设备。对于其他的设备（如鼓风机）能很好的适应其控制方式，如流量和压力控制模式都可。  

 

2. 独立性：  

理想的精准曝气系统应该具有独立的控制能力，只需要将系统置于自动模式，系统便可按照设定的工艺参数运行，不受其他如通讯断路的干扰。且在紧急情况下有替代的控制方式和报警输出等，以保证参数稳定。  

 

3. 参数可选性：  

理想的精准曝气系统的参数应该具有可选性，如可以设定控制模式（流量控制，阀位控制，DO 控制等），控制地点（远程/本地），控制参数等。  

 

4. 细化性：  

理想的精准曝气系统应该细化控制区间，因为不同的阀门和流量计曲线不一样，可以将不同的阀门和流量计的参数导入到精准曝气系统中，即使是蝶阀，也能达到较好的效果。     

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