李瑞峰，馬金金，李治剛

(魯泰紡織股份有限公司，山東淄博 255100)

1 基本情況

魯泰集團(tuán)某廠區(qū)擁有1座設(shè)計(jì)能力為5 000 m3/d的污水處理站，主要處理漂染、整理等工序產(chǎn)生的工業(yè)廢水，處理后污水達(dá)標(biāo)排放，滿足《紡織染整工業(yè)水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB 4287—2012)中表2間接排放的指標(biāo)要求。污水處理站采用“水解酸化+缺氧/好氧(AO)+后物化”的處理工藝，具有良好的脫氮除磷效果。

好氧池為推流式曝氣池，有效容積約為4 200 m3，有效水深為6.7 m，池內(nèi)污泥濃度保持2 500～4 000 mg/L，溶解氧維持在2.5～3.0 mg/L。采用羅茨風(fēng)機(jī)、螺桿風(fēng)機(jī)進(jìn)行充氧曝氣，羅茨風(fēng)機(jī)主要對(duì)好氧池前端1/6容積的部分進(jìn)行曝氣，剩余部分采用螺桿風(fēng)機(jī)進(jìn)行曝氣。羅茨風(fēng)機(jī)選用三葉型羅茨風(fēng)機(jī)，額定流量為44.6 Nm3/min，升壓為68.6 kPa，功率為75 kW；螺桿風(fēng)機(jī)額定流量為110 Nm3/min，升壓為75 kPa，功率為250 kW。好氧池曝氣方式為微孔曝氣，采用可提升式管式曝氣器，規(guī)格有Φ65 mm×600 mm、Φ65 mm×750 mm、Φ65 mm×1 000 mm，膜片材質(zhì)為EPDM，曝氣器安裝深度為6.5 m。

2 遇到的問題及原因

2.1 遇到的問題

羅茨風(fēng)機(jī)、螺桿風(fēng)機(jī)為變頻控制，正常情況下風(fēng)機(jī)排氣壓力低于80 kPa，羅茨風(fēng)機(jī)運(yùn)行頻率為28～40 Hz，螺桿風(fēng)機(jī)頻率在25～30 Hz。AO系統(tǒng)運(yùn)行半年后，風(fēng)機(jī)排氣壓力逐漸增加，排氣壓力高達(dá)85～90 kPa，需增加風(fēng)機(jī)頻率才能滿足曝氣池的需要量。由于風(fēng)機(jī)排氣壓力增加，風(fēng)機(jī)電流增加、能耗增加，風(fēng)機(jī)耗電量達(dá)到1.22 kW·h/(t水)。

風(fēng)機(jī)的運(yùn)行壓力過高，無(wú)法正常運(yùn)行，曝氣量也無(wú)法進(jìn)一步提高，經(jīng)常出現(xiàn)“喘震”現(xiàn)象，風(fēng)機(jī)和供氣管路經(jīng)常發(fā)生震動(dòng)，風(fēng)機(jī)故障率增加，長(zhǎng)期維持高風(fēng)壓運(yùn)行會(huì)縮短風(fēng)機(jī)的使用壽命[1]。風(fēng)機(jī)排氣壓力大大超過額定升壓，導(dǎo)致風(fēng)機(jī)流量降低，無(wú)法滿足好氧池的需氧量，溶解氧降低至2.5 mg/L，甚至低于2 mg/L，影響COD、氨氮的去除效果，導(dǎo)致二沉池出水COD、氨氮上升，造成后物化加藥量增加，綜合水處理成本增加。

2.2 原因分析

2.2.1 管式曝氣器膜片結(jié)垢

印染過程使用大量的硫酸鈉、碳酸鈉、燒堿，導(dǎo)致印染廢水呈堿性。污水中和印染過程均需投加大量的硫酸，導(dǎo)致污水中含有大量的硫酸鹽，濃度可達(dá)3 000 mg/L。同時(shí)，北方地區(qū)自來(lái)水中鈣、鎂離子濃度較高，總硬度約為300 mg/L(以CaCO3計(jì))。

在缺氧/好氧系統(tǒng)中，缺氧池的主要作用是反硝化脫氮，反硝化過程中，污水的堿度會(huì)逐漸增加。好氧池的主要作用是在碳化有機(jī)物的同時(shí)實(shí)現(xiàn)硝化作用，將氨氮轉(zhuǎn)化為硝態(tài)氮。硝化過程中，污水的堿度逐漸降低，好氧池后端的堿度低于前端。由于反硝化的作用，污水在進(jìn)入好氧池時(shí)堿度上升，同時(shí)，污水中本來(lái)就含有的高濃度硫酸根離子、鈣離子在高堿度的狀態(tài)下更易結(jié)垢，導(dǎo)致曝氣器膜片上的微孔逐漸堵塞，風(fēng)機(jī)曝氣阻力增大。

在進(jìn)行管式曝氣器檢查時(shí)，膜片表面有白色的沉淀物，其不能被鹽酸清洗，推測(cè)應(yīng)為硫酸鈣。曝氣池前端的風(fēng)機(jī)(羅茨風(fēng)機(jī))比后端的風(fēng)機(jī)(螺桿風(fēng)機(jī))排氣壓力更高。羅茨風(fēng)機(jī)排氣壓力達(dá)到90 kPa，說明曝氣池前端管式曝氣器污堵更加嚴(yán)重。

2.2.2 風(fēng)機(jī)選型不合理

羅茨風(fēng)機(jī)和螺桿風(fēng)機(jī)具有噪聲大、效率低、運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用高、能耗高的特點(diǎn)[2]。選用的羅茨風(fēng)機(jī)和螺桿風(fēng)機(jī)升壓分別為68.6 kPa和75 kPa，在管式曝氣器污堵、曝氣阻力增大時(shí)不能滿足工況需求。

2.2.3 供氣流量分布不合理

推流式曝氣池污染物負(fù)荷沿程遞減分布，導(dǎo)致好氧池前端需氧量大、溶解氧濃度偏低，末端需氧量低、溶解氧濃度偏高。這不僅不利于污染物降解，還會(huì)造成能源浪費(fèi)[3]。

3 采取的對(duì)策

(1)更換管式曝氣器膜片材質(zhì)

將膜片材質(zhì)由EPDM更換為聚氨酯，聚氨酯材質(zhì)的管式曝氣器具有良好的抗結(jié)垢能力。

(2)曝氣風(fēng)機(jī)更換為磁懸浮風(fēng)機(jī)

磁懸浮風(fēng)機(jī)具有效率高、能耗低、噪音低、維護(hù)簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，雖一次性投入費(fèi)用較高，但在長(zhǎng)期運(yùn)行過程中節(jié)約電耗及維護(hù)費(fèi)用[2]。采購(gòu)1臺(tái)磁懸浮風(fēng)機(jī)，額定流量為120 m3/min，升壓為80 kPa，功率為200 kW。

(3)調(diào)整曝氣流量分配

曝氣池空氣管道呈枝狀布置，每個(gè)曝氣區(qū)域分別由1根支管控制，實(shí)行單獨(dú)供氣。通過各曝氣支管閥門開度的調(diào)節(jié)，保持曝氣池前端閥門全開，隨著水流方向，閥門開度逐漸遞減，曝氣池后端閥門開度約1/4。調(diào)整后，好氧池前端的曝氣量增大，滿足需氧量的需求。

4 效果總結(jié)及經(jīng)驗(yàn)

對(duì)曝氣池風(fēng)機(jī)壓力和能耗升高的問題進(jìn)行分析，確定導(dǎo)致風(fēng)壓增大的原因，并通過管式曝氣器、曝氣風(fēng)機(jī)的更換，調(diào)整曝氣流量分配。好氧池溶解氧穩(wěn)定維持在2.5～3.0 mg/L，風(fēng)機(jī)出氣壓力保持在80 kPa以下。經(jīng)過改造后，風(fēng)機(jī)耗電量降低至0.77 kW·h/(t水)，節(jié)約能耗36.89%。本文的經(jīng)驗(yàn)可為印染行業(yè)污水處理系統(tǒng)的改造提供重要借鑒。