陶德東（濱?？h環(huán)境監(jiān)測站， 江蘇 鹽城 224500）

城市污水處理廠曝氣節(jié)能方法與技術解析

陶德東
（濱海縣環(huán)境監(jiān)測站， 江蘇 鹽城 224500）

在城市發(fā)展過程中，不可避免的會產生污水，而做好污水處理工作對于城市的生活環(huán)境來說至關重要。目前，我國的污水處理系統(tǒng)得到了很大的發(fā)展，在能源消耗方面有了明顯的降低。在實際工作中，科研技術人員要對污水處理中的曝氣系統(tǒng)進行科學認識，對曝氣節(jié)能的技術原理，運行機制和未來發(fā)展方向進行廣泛研究，注重污水的處理效果和減少能源的消耗，加強污水處理系統(tǒng)的可操作性，為我國污水處理工作的有效展開貢獻力量。

城市污水處理廠；曝氣節(jié)能；方法；技術解析

0 引言

隨著社會的發(fā)展，可持續(xù)發(fā)展已經成為了人們日益關心和研究的問題。在城市發(fā)展過程中，不可避免的會產生污水，而做好污水處理工作對于城市的生活環(huán)境來說至關重要。本文將對城市污水處理廠的發(fā)展現(xiàn)狀進行闡述，對曝氣技術的運用意義進行探討，通過分析曝氣節(jié)能技術的試驗和控制細節(jié)，希望為曝氣技術在污水處理中的發(fā)展提供幫助。

1 城市污水處理廠概述

城市污水處理廠屬于能源密集型行業(yè)，主要通過對污水的處理和再使用，來解決我國水資源短缺和污染的矛盾。整個污水處理廠要消耗的能源較多，影響能源消耗的主要因素包括：所要處理污水的質量、需要達到的處理等級、采用的處理方法等。城市污水處理廠在進行污水處理的時候，要注重對能源的節(jié)省，減低能源的消耗，達到可持續(xù)發(fā)展的目的。

2 城市污水處理廠曝氣技術概述

目前，我國的城市污水處理廠的曝氣技術要依靠鼓風曝氣系統(tǒng)實現(xiàn)。鼓風曝氣系統(tǒng)總體來說較為復雜，組成的構件較多，其工作原理為：首先，空氣要經由曝氣通道進入到曝氣器中，在曝氣器中，空氣會形成一些氣泡。由于空氣擴散設備產生的作用，這些氣泡的大小和形狀都有不同，而氣泡大小的不同也決定了鼓風曝氣系統(tǒng)的類型不同。這些氣泡會在水中不斷上升，最終，在浮出水面的剎那發(fā)生破裂，而氧氣則通過氣泡上升的過程，最終達到了進入污水的目的。氣體在進入曝氣器之前，已經受到了加熱處理。這種處理是通過通道內的接觸和鼓風機在運行過程中進行壓縮處理的結果。氣體在曝氣池內，會接受降溫處理，從而受冷形成水珠，這些水珠經由收集管道排除。

曝氣器的分類主要有產生的氣泡大小決定，大氣泡曝氣器釋放氣泡的空洞較大，而微氣泡系統(tǒng)釋放氣泡的方式主要是通過多孔材料來進行釋放。兩者相比較，大氣泡曝氣系統(tǒng)的優(yōu)點是對于氧氣的轉移效果更好，但由于通常都設置在曝氣區(qū)下部的位置，所以不容易進行清洗，同時也很容易造成堵塞。而小氣泡系統(tǒng)相比來說效率更高些，這是由于微氣泡對于微生物的破碎作用較小，需要的空氣量也不大，清洗起來也要比大氣泡曝氣器的清洗更加容易，但相對來說氧氣的轉移效率要低些，同時對于材料和使用時間也有比較嚴格的要求。

3 城市污水處理廠曝氣技術的試驗和控制分析

3.1 曝氣節(jié)能技術的應用原理

在曝氣充氧過程中，由于氧氣和水的兼容性不好，在氧氣由氣體形態(tài)轉化為液體形態(tài)的過程中，要沖破液膜的的阻力。氧氣在液膜內傳遞的方程式為：

式中：KL為氧氣的轉移系數；t為曝氣進行的時間；C5為在飽和的狀態(tài)下氧氣的溶解度；c為當時間為t的時候，氧氣的溶解度。在試驗過程中，為了保證試驗過程的順利進行，通常還要加入一些硫酸鈉，硫酸鈉可以與氧氣產生化學反應，從而減少氧氣，起到還原劑的作用。硫酸鈉和氧氣發(fā)生化學反應的公式為：

在進行曝氣試驗的時候，首先，要向曝氣池中注入自來水，曝氣池的容積一般為24.0m3，注入的水一般要灌滿曝氣池。接下來，需要向水中投放相應的硫酸鈉，在投入硫酸鈉之前，要對水中氧氣的溶解程度進行確認，要在確保水中的氧氣充分溶解之后，按照1∶8的溶解氧和無水硫酸鈉的比例進行投放，考慮到客觀因素，一般在實際投的時候要按照所計算的比例多投放10%的劑量。在投放硫酸鈉后，為了使水中的氧氣和硫酸鈉充分發(fā)生反應，需要進行人工的攪拌工作，直到確認水中的亞硫酸根離子和氧氣含量接近零為止，這時需要再次對水中的氧氣的溶解量進行確認。在確認水中的氧氣濃度為0的時候，要開始進行曝氣工作。在進行曝氣的時候，要注意曝氣時間和DO值，每間隔一分鐘，就要更新一次DO值，同時做好記錄工作。曝氣試驗要一直持續(xù)到曝氣池內的氧氣不再溶解后才可以停止。在試驗的時候，要對相應的空氣流量、溫度等相關因素做好記錄。

3.2 曝氣量產生的影響

氧氣在水中傳播要遵循雙膜理論。所謂的雙膜理論指的是，在氣體和液體相接觸的地方存在著液膜和氣膜，它們分別以層流狀態(tài)存在。液相的主體傳遞方式是通過氣體分子的擴散實現(xiàn)傳播的，在傳播過程中，氣體分子通過液膜和氣膜進行傳輸。為了增強推動效果，在實際試驗中，一般可以選擇增大通氣流量來實現(xiàn)。

3.3 溫度和曝氣系統(tǒng)充氧的關系

水溫的變化也可以對曝氣系統(tǒng)產生影響，具體來說當水溫發(fā)生變化的時候，水的物理性質也會發(fā)生改變，從而氧氣在水中的傳播速度和溶解性能也會收到相應的影響。當水的溫度減小的時候，水中的粘度變大，分子的活動能力減弱，液膜厚度將會增大，從而導致氧氣的傳播速度下降，但此時相對應的是氧氣的飽和溶解度會升高。所以氧氣的飽和溶解度和氧氣的傳輸速度之間呈現(xiàn)出負相關的關系。在進行試驗的時候，要注意這種負相關關系，選擇合適的溫度區(qū)域確保試驗的效果。

3.4 曝氣系統(tǒng)的材質會影響充氧性能

上文我們已經分析了微氣泡曝氣器的運行效率較高，但因為材料的限制，微氣泡曝氣器也比較容易破損和堵塞。同時，由于使用時間較長，也極可能導致曝氣系統(tǒng)的運轉出現(xiàn)問題，例如產生破碎、破裂的現(xiàn)象。這些問題給曝氣系統(tǒng)的正常運轉帶來了非常不利的影響。在實際操作中，技術人員要對相關的問題格外注意，對相關現(xiàn)象進行進一步的研究，確保曝氣系統(tǒng)正常運轉的同時保證企業(yè)的經濟利益。

3.5 智能曝氣系統(tǒng)概述

鼓風曝氣系統(tǒng)可以對于污水進行有效處理，同時能源消耗也有所降低，但相對來說還有進一步改進的空間，而智能曝氣系統(tǒng)將會是未來曝氣系統(tǒng)發(fā)展的方向。智能曝氣系統(tǒng)的節(jié)能范疇較廣，其中涉及到了自我控制、流體力學等一系列的科學，能夠對曝氣系統(tǒng)采取精確控制，在確保節(jié)能效果的同時，為系統(tǒng)的操作提供更多的運行方法，是一種非常先進的污水處理系統(tǒng)。

4 結語

隨著國家對環(huán)境保護的重視，污水處理廠在城市發(fā)展中所起到的作用也越來越大。目前，我國的污水處理系統(tǒng)得到了很大的發(fā)展，在能源消耗方面有了明顯的降低。在實際工作中，科研技術人員要對污水處理中的曝氣系統(tǒng)進行科學認識，對曝氣節(jié)能的技術原理，運行機制和未來發(fā)展方向進行廣泛研究，注重污水的處理效果和減少能源的消耗，加強污水處理系統(tǒng)的可操作性，為我國污水處理工作的有效展開貢獻力量。

［1］單廷財.城市污水處理廠曝氣節(jié)能方法與技術［J］.甘肅農業(yè)，2015，14：57-58.

［2］弋舒昱，馬曉力，李少叢.城市污水處理廠節(jié)能技術研究進展［J］.能源與環(huán)境，2012，01：37-38+49.

［3］陳功，周玲玲，戴曉虎，董濱.城市污水處理廠節(jié)能降耗途徑［J］.水處理技術，2012，04：12-15.

陶德東（1972-），女，漢族，濱海人，工程師，研究方向：環(huán)境監(jiān)測與監(jiān)理。