地埋式污水處理廠的鼓風(fēng)曝氣系統(tǒng)的設(shè)計與運行挑戰(zhàn)
【摘要】本文針對地埋式污水處理廠生物池加蓋，不便于觀察整體曝氣情況；進水水質(zhì)水量波動大；地下環(huán)境腐蝕性強；設(shè)備維護保養(yǎng)難度大等挑戰(zhàn)，對鼓風(fēng)曝氣系統(tǒng)的設(shè)計與運行給出相應(yīng)對策。包括了采用曝氣控制區(qū)空氣流量精確測量與調(diào)節(jié)；空氣管路和空氣調(diào)節(jié)閥應(yīng)采用不銹鋼材質(zhì)；有條件的污水處理廠應(yīng)采用精確曝氣系統(tǒng)，對鼓風(fēng)機和空氣調(diào)節(jié)閥進行全自動控制，并對曝氣器進行定時自動清洗。
【關(guān)鍵詞】污水處理廠 地埋式 鼓風(fēng)曝氣系統(tǒng) 精確曝氣 空氣調(diào)節(jié)閥
近年來，隨著城市化建設(shè)的速度加快，城區(qū)污水的產(chǎn)生量與日俱增。同時隨著國家環(huán)保要求的提高，污水廠排水水質(zhì)要求越來越嚴格。然而，一方面由于城市建設(shè)節(jié)約用地的要求，污水處理廠用地指標不斷降低，另一方面污水處理廠的選址也越來越位于城區(qū)中心位置[1]。在這樣的情況下，北京、上海、廣州等環(huán)境要求較高、用地緊張的大城市已經(jīng)逐步開始建設(shè)一些地埋式污水處理廠[2]。但是由于其建設(shè)方式的特殊性，對工藝及運行管理等均有著較高的要求。生化池及鼓風(fēng)曝氣系統(tǒng)作為污水處理的重要單元，也同時面臨著更多新的挑戰(zhàn)。
挑戰(zhàn)一：生物池加蓋，不便于觀察整體曝氣情況
對于傳統(tǒng)的污水處理廠，運行人員可以通過巡視直觀檢查生物池的曝氣情況，并根據(jù)曝氣情況及時調(diào)整運行參數(shù)。但是由于地埋式污水的生物池整體加蓋，這就導(dǎo)致運行人員無法用肉眼觀察生物池的實際曝氣情況。因此地埋式污水處理廠需要運行人員通過監(jiān)測每個廊道的空氣準確流量，并及時跟蹤空氣流量的變化來評估曝氣情況，以保障生物處理工藝穩(wěn)定運行。
應(yīng)對方案：
1. 各個曝氣控制區(qū)空氣流量精確測量與調(diào)節(jié)：
生物池好氧區(qū)應(yīng)該按照水流方向分成進水、中間和出水等多個曝氣控制區(qū)，每個曝氣控制區(qū)都應(yīng)有獨立的空氣支管，采用高精度的氣體流量計來測量各個曝氣控制區(qū)的氣體流量。另外，各個曝氣控制區(qū)應(yīng)設(shè)置至少1個在線溶解氧探頭，以供運行人員評估生物池的曝氣情況。
2. 空氣支管上應(yīng)安裝高線性度空氣調(diào)節(jié)閥，運行人員應(yīng)能根據(jù)各個曝氣控制區(qū)的空氣流量和DO數(shù)據(jù)，通過開關(guān)控制空氣調(diào)節(jié)閥，調(diào)節(jié)各個曝氣控制區(qū)的空氣流量來滿足工藝運行需求。同時，空氣調(diào)節(jié)閥和氣體流量計應(yīng)考慮一體化設(shè)計，防止空氣調(diào)節(jié)閥在開關(guān)過程中影響空氣支管的流態(tài)，進而影響空氣流量計的測量精度。對于由于某些地下廠的空間較小，前后直管段長度的無法滿足氣體流量計測量精度要求的情況，則必須為體流量計和空氣調(diào)節(jié)閥進行一體化標定，以確保流量計的測量精度，滿足正常的運行管理需求。
挑戰(zhàn)二：生物池進水負荷波動大，需氣量變化大
地埋式污水處理廠出于土建投資成本考慮，占地面積相比傳統(tǒng)的污水處理廠會更緊湊，污水的停留時間相對較短，因此污水的水質(zhì)水量波動較大。單個曝氣控制區(qū)（尤其是進水的曝氣控制區(qū)）的氣量有可能在最大氣量的50-100%波動。這需要操作人員實時根據(jù)溶解氧的變化，調(diào)節(jié)閥門和鼓風(fēng)機。
應(yīng)對方案：
1. 鼓風(fēng)機組的MCP柜應(yīng)采取根據(jù)空氣總管壓力值自動恒壓的控制方式。并能接受中控室SCADA給出的壓力設(shè)定值，自動調(diào)節(jié)。
2. 有條件的污水處理廠可酌情配置精確曝氣系統(tǒng)，根據(jù)污染物的負荷變化情況，實時自動控制空氣調(diào)節(jié)閥，以實現(xiàn)曝氣量的按需分配。
3. 精確曝氣系統(tǒng)還應(yīng)能根據(jù)污染物負荷的變化情況，在保障出水安全的情況下，計算鼓風(fēng)機組的空氣總管壓力建議值，以供操作人員參考使用，也可直接賦值給鼓風(fēng)機組MCP柜，進行聯(lián)動控制。
挑戰(zhàn)三：曝氣器維護和更換難度大
曝氣器是鼓風(fēng)曝氣系統(tǒng)的重要組成部分，曝氣器的工作狀態(tài)會直接影響鼓風(fēng)曝氣系統(tǒng)的運行狀態(tài)。地埋式污水處理廠由于生物池加蓋，無法有效觀察曝氣器的工作狀態(tài)；另外由于是密閉環(huán)境，空氣管路內(nèi)壁腐蝕后脫落的鐵銹容易堵塞損壞曝氣器；相對密封的生物池，曝氣器損壞后的更換工作難度也非常大。
應(yīng)對方案：
1. 精確測量各個曝氣控制區(qū)的氣量，確保各個曝氣控制區(qū)的氣量在曝氣器的工作范圍內(nèi)，防止出現(xiàn)氣量過小無法曝氣，氣量過大而損壞曝氣器。
2. 空氣管路和空氣管路上的空氣調(diào)節(jié)閥均應(yīng)采用防腐蝕的全不銹鋼材質(zhì)，防止鐵銹進入而損壞曝氣器。同時定期檢查鼓風(fēng)機的過濾系統(tǒng)，防止污物進入空氣管路系統(tǒng)堵塞曝氣器。
3. 曝氣器應(yīng)定期沖洗，防止污水中污物沉積于曝氣器表面，導(dǎo)致曝氣器的效率下降。有條件的污水處理廠應(yīng)增加相應(yīng)的曝氣器定期沖洗單元，確保鼓風(fēng)曝氣系統(tǒng)正常運行的情況下進行曝氣器定期清洗工作。
總結(jié)：
地埋式污水處理廠由于其特殊性，導(dǎo)致設(shè)計和運行上比普通的污水處理廠增加了許多挑戰(zhàn)。鼓風(fēng)曝氣系統(tǒng)作為污水處理廠的核心系統(tǒng)，應(yīng)充分考慮，并采取相應(yīng)的應(yīng)對方案。
1. 應(yīng)選用耐腐蝕的設(shè)備，空氣管路及空氣調(diào)節(jié)閥應(yīng)采用不銹鋼材質(zhì)，盡可能減小鼓風(fēng)曝氣系統(tǒng)的維護工作。
2. 對生物池進行曝氣控制區(qū)的劃分，并對曝氣控制區(qū)的氣體流量進行精確測量與控制
3. 有條件的污水處理廠應(yīng)采用精確曝氣系統(tǒng)，對空氣調(diào)節(jié)閥和鼓風(fēng)機采取全自動控制。
4.適當(dāng)增加曝氣器定期清洗功能，最大化延長曝氣器的使用壽命，減少更換頻次。
參考文獻:
[1]張建良.廣州市高標準環(huán)境友好型污水處理廠的建設(shè)[J].城市建筑，2016（15）：340。
[2]胡維杰.地埋式城市污水處理廠的技術(shù)研究及其建設(shè)運行經(jīng)驗[J].供水技術(shù)，2014，8(4):61-64;
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