关于城市污水处理厂曝气阶段的节能降耗探讨

[摘 要]城市人口的不断增加会产生大量的污水，污水处理不仅能够缓解日益恶化的自然环境，能够实现水资源二次利用的可持续发展目标。由于污水处理量巨大，如果我们能够在处理过程中采取恰当的节能降耗措施，不仅会节省大量的能源，还能够创造更多的经济效益，因此人们对污水处理过程中节能降耗技术的应用予以了更多的关注。笔者根据个人多年来实际的工作经验，对曝气阶段的节能降耗技术应用及其未来智能发展趋势进行详细论述，希望能够有效推动污水处理工作效率与质量的提升。

[关键词]污水处理；曝气阶段；节能降耗；原理

中图分类号：X703 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）08-0265-01

前言

城市发展的过程中不仅会消耗大量的能源，还会产生大量的废弃物，我国是一个干旱缺水严重的国家，通过污水处理，是实现可持续发展的重要举措之一。污水处理厂是城市的基础设施之一，进行污水处理的过程中，消耗了大量的能源，因此我们需要对其进行现代化改造，特别是通过在曝气阶段采取节能降耗措施，大幅度降低能耗使用量，为企业及国家的可持续发展做出贡献。

一、城市污水处理厂的重要性及能耗情况

我国的淡水资源占据全球总资源的6%，位列世界第六位，但是人均淡水资源仅为世界人均的1/4，并且存在严重的分配不均问题。因此说，近年来国家大力推动水利行业的发展，改善这种局面，在这一大环境下，我们急需解决各地水污染严重的现状，合理控制水资源的开采，并通过在污水处理过程中应用先进节能降耗措施的方式，改善污水处理厂的社会效益与经济效益。

二、城市污水处理厂曝气系统原理及作用

现阶段我国的城市污水处理厂采用的曝气技术多种多样，但是其中最具代表性、使用最广泛的仍旧是鼓风曝气系统，该系统由鼓风机、曝气器以及曝气管线等组成。鼓风曝气系统的工作原理是将空气通过曝气管道输送到曝气器，在其中形成不同尺寸的气泡，气泡大小由空气扩散装置决定，在气泡上升的过程中会融合在水中，最终在液面破裂，完成氧气转移的过程。根据气泡大小可以将曝气器归给分为微气泡、中气泡以及大气泡三种。与微气泡曝气器相比，大气泡曝气器由于安装在曝气区底部位置，因此不易发生堵塞和结垢，但是大气泡在水中上升速度较快，气体与水的接触面积小，因此氧转移系数非常低。这是污水处理厂进行污水处理过程中最为重要的环节，我们可以将其作用总结，具体有下列几点，分别是：充氧，通过该系统能够向活性污泥微生物提供充足的溶解氧，加速完成代谢过程；搅动、混合，使活性污泥处于剧烈搅动的悬浮状态，以便于废水进行充分的接触、混合。

三、曝气阶段的节能降耗技术应用

1.节能原理

曝气充氧这一过程是传质过程，由于氧气难溶于水，因此从气相转化为液相的过程中最大的阻力是液膜。在曝气实验过程中，为了有效推动试验进行，我们还需要适量的加入化学药剂，最常用的就是硫酸钠，由于亚硫酸钠能够与水中的氧气进行化学反应生成硫酸钠，因此能够实现消除氧气的目的。曝气试验主要分为五个步骤，分别是：在24m？的曝气池中，注满6m高的自来水，进行溶解氧以及温度的初次测定；在确定水中溶解氧含量后，通过化学式计算亚硫酸钠的使用量，得到的结论是溶解氧与亚硫酸钠的比例是1：8，在投放过程中，我们应略微增加20%左右的药剂，保证能够反应充分；在药剂已经充分溶解后，从曝气池筒顶倒入，通过不断搅拌的方式使其完全扩散开，在保证亚硫酸钠与氧气浓度已经趋近于零时，对溶解氧的浓度进行测定；在水中溶解氧浓度为零时，打开空压机进行正常的曝气，注意过程中要及时记录DO值与曝气时间，其中DO值的频率为1min/次。在曝气池内溶解氧浓度稳定后停止曝气试验，并准确记录水温、温度、压力以及空气流量等参数。

2.曝气量的影响

由于氧气在水中的传递过程会遵循双膜理论，因此液相主体会通过气体分子以分子扩散的方式由气相主体利用气膜以及液膜进行传递，为了推动此项工作，可以通过增加通气量的方式提高效果。主要原理是通过提高液相主体的紊流状态，更新气液界面，并缩短气液接触时间，提高气泡直径，缩小气液接触面积。

3.温度的影响

通过调控水温的方式能够改变水的物理性质，因此能够改变饱和溶解氧值以及氧气传质速率。通过实验，我们发现在水温提高时，其粘度会缩小，继而提高分子的扩散能力，减小了液膜厚度，增大了氧传质速率；反之，在水温下降时，氧传质速度会降低。但是我们需要注意的是由于水温升高，氧传质速率在增加的同时其饱和溶解氧却在降低，而水温下降时虽然氧传质速率在降低，但是饱和溶解氧却在升高。氧传质速率与饱和溶解氧随着温度的变化呈现出负相关性，因此说过高或过低的温度都会对氧传质造成影响，只有在最佳温度，才能实现二者的平衡。

4.材质、使用年限的影响

微孔曝气虽然效果很好，但是由于材质的原因存在曝气器易碎、易堵塞的特点，因此我们在采用微孔曝气时需要做好相关的预防控制措施。随着曝气器使用年限的增加，曝气器也会出现破碎、堵塞的情况，因此我们需要采取恰当的防护措施保障微孔曝气器能够高效、平稳的运行。随着使用时间的增长，曝气器也会出现破损，继而降低氧转移系数，因此我们需要正确使用曝气器，并通过提高检修、维护质量的方式在保证高效运行的同时，延长其使用寿命。

四、曝气阶段节能降耗技术的发展趋势

1.智能曝气控制技术

由于污水处理厂运行过程中，每天的进水数量以及水质会不断变化，这样在使用微生物降解的过程中，消耗的氧量也会进行相应的调整，为了保证正常的生化反应，在一定时段内，我们需要实现供氧量与耗氧量的平衡，才能够控制出水质量，实现控制的可靠性和稳定性。作为新型的控制方法，智能曝气控制技术能够以活性污泥动力学为基础，通过进行精确的计算，实现曝气的智能控制。活性污泥法是一种非常重要的污水处理方法，对其中微生物生长环境、曝气池中有机物去除等工艺，应提高控制有效性，在应用了智能曝气控制技术后，能够有效实现节能降耗的目的。

2.构件构建智能曝气控制系统

智能曝气控制系统在建立在相应的动力学数据模型上，通过相应的科学计算，构建起智能曝气控制系统，该系统通过将PLC控制站与智能总控制室相结合的方式，实现四级控制。在智能总控制室中，通过设置智能曝气控制模块，并在其下方再设置PLC控制站，通过网络和计算机对曝气进行智能控制，在通过PLC站点的采集，获得相应的参数，进而通过计算机快速、准确计算出各个曝气池的需氧量。作为智能曝气控制系统的核心，智能控制模块能够根据曝气池的实际需氧量，精准的进行氧气的供应，实现了节能、降耗的目标。

五、结论

综上所述，城市每天产生了大量的污水，虽然我们要实现污水净化、水资源二次利用的目标，但是也应合理使用能源，并通过采取节能降耗措施的方式，将污水处理过程中的能耗控制在最低。与此同时，我们也要加大对污水处理厂改造的研究力度，在研发新技术、设备的同时，通过提高作业人员综合素质的方式，实现污水处理厂的高效、平稳运行，在低能耗状态下，高效完成污水处理工作。

参考文献

[1] 王涛义.浅析我国污水处理厂污泥处理技术的应用现状[J].中国给水排水，2016（02）：57-58.

[2] 张文学.刍议城市污水处理厂污泥中重金属的处理措施[J].环境科学研究，2015（03）：121-122.