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河北十一选五混合曝气系统充氧效率的探讨
发布时间发布时间:2020-12-05 00:06

  介绍了节能的混合曝气系统——在曝气池前端使用机械表曝,接之以鼓风微孔曝气。并根据笔者在英国B.M.污水厂实测的混合曝气系统的 、充氧动力效率等参数,对之作出肯定的评价。

  在一般活性污泥法处理厂中,总运行费用的40%以上用于能耗、而曝气是最大的耗能环节约占总能耗的50%以上,回流污泥泵房所消耗的电能只占曝气消耗电能的5~10%。

  目前,污水厂的充氧动力效率据统 [1] :鼓风曝气为1.1~2.2KgO 2 /kWh,机械表曝为0.5~1.7kgO 2 /kWh,参差不齐,因此某些污水厂是很有节能的潜力。美国有9000多个活性污泥法处理厂,总能耗为175万马力,每年耗资6亿美元;英国有150个服务人口多于1万的活性污泥法处理厂,若使这些厂的曝气耗能降至最低值,每年可节约950万英磅。因此,在保证出水水质的前提下,提高曝气效率以节能是一很有意义的研究课题。

  氧的传递是一复杂过程,受许多因素的影响,如:曝气器的种类和布置方式、曝气器已使用的年限、曝气池的形状、输入空气的流率、污水水质及水流状态、泥龄、是否有消化作用和水温等。据21个污水厂65次试验结果得知 [2] :从氧传递的角度,微孔曝气器优于中、粗孔曝气器,曝气器的格形布置优于使水流呈螺旋状前进的池一侧布置,推流式池优于多点进水式池,污泥龄长优于污泥龄短,有消化作用优于无消化作用。

  英国的“水研究中心(Water Research Center),推出了混合曝气系统HAS以节能。在清水中,河北十一选五,微孔曝气的效率高于机械表曝,图1显示了微孔曝气器在清水中的充氧动力效率约4kgO 2 /kWh,而机械表曝仅为2kgO 2 /kWh。但在污水中,特别是负荷较高时,由于表面活性物质的影响及微孔曝气器的堵塞,微孔曝气的效率下降。在混合液中,池进口处α系数约0.3、池尾处则约为0.8,即其充氧效率从1.2左右增至3.2kgO 2 /kWh,而机械表曝α系数始终接近1,故在混合液中其充氧效率仍接近2kgO 2 /kWh。HAS即为曝气池入口处使用机械表曝,其效率不因水中存在有机物而降低,再接之以微孔曝气,这样就同时吸取了它们的长处,避免了短处。此外,还在很大程度上减少了微孔曝气器堵塞的可能性。

  笔者在英国实测了Blackburn Mealows污水厂中(简称B.M.厂)HAS的氧总转移系数K Lα 、充氧效率等,以对其能耗情况作出评价。

  B.M.厂在英国约克郡的Sheffield,为65 万当量人口服务,在部分改建时采用了HAS。污水先进一占曝气池总容积33%的机械曝气池,再进占67%的机械曝气池。图2为一组曝气池的简图,机械曝气池(长26.4、宽13.2、高6.2m)中设2个表曝机,其高、低速转动时耗电各为55和35kWh。微孔曝气池分为三个廊道(长47.5、宽5.0、高6.2m),采用渐减曝气,三个廊道中曝气器的数量各为82、60和48个,以维持其DO各为2.0、1.5和1.0mg/L。池中MLSS为3.5mg/L,泥龄为8d。此外,在曝气池前再增设一缺氧池(长10.0、宽13.2、高6.2m),以改善污泥沉降性能及反硝化脱氮,它能夺回曝气过程中供氧的10~20%以降解进水中的BOD 5 。

  对机械曝气池采用非稳定态测定法:停止进水并开启表曝机,曝气4h以使混合液的BOD 5 降至最低,待DO上升至一定值并保持不变时则停止曝气,此时定时间t=0,以后每隔2min测一次DO,直至DO下降至一定值而保持不变为止。同时,取混合液样曝气24h,测其饱和DO值C s ,据方程

  t——时间绘制ln(C s -C)~t线,其斜率即为氧的总转移系数K Lα (1/h)。

  对微孔曝气池采用了“尾气法”(Off-gas Method),即用一集气罩收集逸出混合液面的气体,测其中氧气所占的百分比。据David Redmon等的介绍 [3] ,在图3所示的物料平衡条件下,若为稳定状态则有

  Y in ,Y ou ——在输入空气及尾气中氧所占的比例(体积比或摩尔比)

  ——测试条件下的氧总转移系数,1/h假设在生化过程中所产生CO 2 与所消耗的O 2 的体积相等,则有q in =q ou =Q,此Q值可从空压机流量表上读出。

  表2中,机械表曝高速运转时的动力效率为1.6kgO 2 /kWh,与文献所述相符,而微孔曝气的动力效率则高于4kgO 2 /kWh。据分析,这是因为本系统的泥龄较长,水流状态为推流式,有硝化和反硝化作用,各廊道的自动检测设备保证了DO的稳定,具有先进的计算机中心控制系统,而且由于污水先经机械曝气系统的处理,使微孔曝气系统在最佳状态下工作。

  当然,测试误差是不可避免的,尾气法测试充氧效率的误差在10%以内 [4] 。由于条件限制,本试验所使用的集气罩为0.85×0.35m 2 ,比文献介绍的5.0×0.6和2.67×0.6m 2[3] 要小得多,这是产生误差的重要原因。

  图5表示了HAS的设计预想和测试结果,两者有一定的差距。微孔曝气器使用3.5年后其效率降低20% [2] ,而本测试时HAS才投入运转7个月,经过一段时间运行其微孔曝气部分的效率还要下降,与设计预想就会更吻合。

  通过对B.M.厂HAS使用非稳定态法(机械曝气区)和尾气法(微孔曝气区)的测试,认为:其HAS同时发挥了机械表曝和鼓风微孔曝气两者的优点,在充氧动力效率上是节能的。其曝气池中机械曝气区与微孔曝气区的体积比33%:67%,基本合理。

  作者通讯处:10004 北京西外展览路1号 北京建筑工程学院给排水教研室

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