地埋式污水处理厂的鼓风曝气系统的设计与运行挑战

【摘要】本文针对地埋式污水处理厂生物池加盖，不便于观察整体曝气情况；进水水质水量波动大；地下环境腐蚀性强；设备维护保养难度大等挑战，对鼓风曝气系统的设计与运行给出相应对策。包括了采用曝气控制区空气流量精确测量与调节；空气管路和空气调节阀应采用不锈钢材质；有条件的污水处理厂应采用精确曝气系统，对鼓风机和空气调节阀进行全自动控制，并对曝气器进行定时自动清洗。

【关键词】污水处理厂 地埋式 鼓风曝气系统 精确曝气 空气调节阀

近年来，随着城市化建设的速度加快，城区污水的产生量与日俱增。同时随着国家环保要求的提高，污水厂排水水质要求越来越严格。然而，一方面由于城市建设节约用地的要求，污水处理厂用地指标不断降低，另一方面污水处理厂的选址也越来越位于城区中心位置[1]。在这样的情况下，北京、上海、广州等环境要求较高、用地紧张的大城市已经逐步开始建设一些地埋式污水处理厂[2]。但是由于其建设方式的特殊性，对工艺及运行管理等均有着较高的要求。生化池及鼓风曝气系统作为污水处理的重要单元，也同时面临着更多新的挑战。

挑战一：生物池加盖，不便于观察整体曝气情况

对于传统的污水处理厂，运行人员可以通过巡视直观检查生物池的曝气情况，并根据曝气情况及时调整运行参数。但是由于地埋式污水的生物池整体加盖，这就导致运行人员无法用肉眼观察生物池的实际曝气情况。因此地埋式污水处理厂需要运行人员通过监测每个廊道的空气准确流量，并及时跟踪空气流量的变化来评估曝气情况，以保障生物处理工艺稳定运行。

应对方案：

1. 各个曝气控制区空气流量精确测量与调节：

生物池好氧区应该按照水流方向分成进水、中间和出水等多个曝气控制区，每个曝气控制区都应有独立的空气支管，采用高精度的气体流量计来测量各个曝气控制区的气体流量。另外，各个曝气控制区应设置至少1个在线溶解氧探头，以供运行人员评估生物池的曝气情况。

2. 空气支管上应安装高线性度空气调节阀，运行人员应能根据各个曝气控制区的空气流量和DO数据，通过开关控制空气调节阀，调节各个曝气控制区的空气流量来满足工艺运行需求。同时，空气调节阀和气体流量计应考虑一体化设计，防止空气调节阀在开关过程中影响空气支管的流态，进而影响空气流量计的测量精度。对于由于某些地下厂的空间较小，前后直管段长度的无法满足气体流量计测量精度要求的情况，则必须为体流量计和空气调节阀进行一体化标定，以确保流量计的测量精度，满足正常的运行管理需求。

挑战二：生物池进水负荷波动大，需气量变化大

地埋式污水处理厂出于土建投资成本考虑，占地面积相比传统的污水处理厂会更紧凑，污水的停留时间相对较短，因此污水的水质水量波动较大。单个曝气控制区（尤其是进水的曝气控制区）的气量有可能在最大气量的50-100%波动。这需要操作人员实时根据溶解氧的变化，调节阀门和鼓风机。

应对方案：

1. 鼓风机组的MCP柜应采取根据空气总管压力值自动恒压的控制方式。并能接受中控室SCADA给出的压力设定值，自动调节。

2. 有条件的污水处理厂可酌情配置精确曝气系统，根据污染物的负荷变化情况，实时自动控制空气调节阀，以实现曝气量的按需分配。

3. 精确曝气系统还应能根据污染物负荷的变化情况，在保障出水安全的情况下，计算鼓风机组的空气总管压力建议值，以供操作人员参考使用，也可直接赋值给鼓风机组MCP柜，进行联动控制。

挑战三：曝气器维护和更换难度大

曝气器是鼓风曝气系统的重要组成部分，曝气器的工作状态会直接影响鼓风曝气系统的运行状态。地埋式污水处理厂由于生物池加盖，无法有效观察曝气器的工作状态；另外由于是密闭环境，空气管路内壁腐蚀后脱落的铁锈容易堵塞损坏曝气器；相对密封的生物池，曝气器损坏后的更换工作难度也非常大。

应对方案：

1. 精确测量各个曝气控制区的气量，确保各个曝气控制区的气量在曝气器的工作范围内，防止出现气量过小无法曝气，气量过大而损坏曝气器。

2. 空气管路和空气管路上的空气调节阀均应采用防腐蚀的全不锈钢材质，防止铁锈进入而损坏曝气器。同时定期检查鼓风机的过滤系统，防止污物进入空气管路系统堵塞曝气器。

3. 曝气器应定期冲洗，防止污水中污物沉积于曝气器表面，导致曝气器的效率下降。有条件的污水处理厂应增加相应的曝气器定期冲洗单元，确保鼓风曝气系统正常运行的情况下进行曝气器定期清洗工作。

总结：

地埋式污水处理厂由于其特殊性，导致设计和运行上比普通的污水处理厂增加了许多挑战。鼓风曝气系统作为污水处理厂的核心系统，应充分考虑，并采取相应的应对方案。

1. 应选用耐腐蚀的设备，空气管路及空气调节阀应采用不锈钢材质，尽可能减小鼓风曝气系统的维护工作。

2. 对生物池进行曝气控制区的划分，并对曝气控制区的气体流量进行精确测量与控制

3. 有条件的污水处理厂应采用精确曝气系统，对空气调节阀和鼓风机采取全自动控制。

4.适当增加曝气器定期清洗功能，最大化延长曝气器的使用寿命，减少更换频次。

参考文献:

[1]张建良.广州市高标准环境友好型污水处理厂的建设[J].城市建筑，2016（15）：340。

[2]胡维杰.地埋式城市污水处理厂的技术研究及其建设运行经验[J].供水技术，2014，8(4):61-64;