宝鸡市某污水处理厂节能改造工程实例_鼓风曝气

论文导读:：污水处理技术及设备的不断更新与进步催进了污水处理行业的发展。为提高处理效率，降低污水厂能耗值，针对SBR系列处理工艺中曝气效率较低的问题，进行相应的改造设计，达到较好的处理效果，同时产生良好的经济效益及社会效益，符合我国节能减排的社会发展目标。
论文关键词：节能改造，鼓风曝气，SBR控制
 

该污水处理厂是宝鸡市重点环保建设项目，污水日处理量12万吨/日。污水处理厂自2004年建成投运以来，该厂出水水质均符合《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918—2002）中Ⅰ级B标准。

该污水处理厂使用改良型SBRⅡ级生化处理工艺，处理工艺流程图如图1：

图1 污水处理厂处理工艺流程图

污水处理厂核心Ⅱ级处理工艺SBR生物反应池共分为4座池，每池分为3组，曝气方式采用浮筒式曝气机对生物池进行曝气。

1、运营中存在的问题

污水处理厂在近两年的实际运行当中，存在以下问题需要解决：

1、SBR生物反应池内存在着贫氧区和死角区，这些区域得到很少或得不到氧气，造成了整体充氧率低下，硝化过程不充分，不利于氨氮去除、剩余污泥较松散、沉降性能差。

2、在进水水量以及部分污染指数指标未达到设计值时，现有的曝气系统已经满负荷运行，远期进水水质提高后处理压力大。

3、污水处理厂能耗高达0.36~0.40kW·h/m³以上，这在10万m³/d规模以上的污水处理厂是非常少见的；而同类型SBR工艺但曝气效率更高的污水处理厂，在进水存在大量工业废水而导致进水指标偏高的前提下能耗仍低于0.25~0.29 kW·h/m³。而SBR池中浮筒式曝气机能耗占污水处理厂整体能耗的70％。

2、原因分析

目前的污水处理厂采用浮筒式曝气机对生物池进行曝气，其工作原理为：当主轴运转时，随主轴旋转的复叶轮在叶轮前后区域形成了一个较强的负压区，从而将空气吸入至紊流室内，吸入的空气被高速旋转的液体强烈剪切、粉碎、乳化，气泡直径迅速减小，促使氧分子从气相迅速、充分地扩散到液相中去，实现水气合成。同时携带氧分子的水和微小气泡在水流的推动下，通过导流的导向分配，以一定角度迅速向池底沿360o方向喷射扩散，并带动污泥缓慢翻动上升，在此过程中氧气进一步得到溶解。

浮筒式曝气机主要是靠推动水流高速运动形成负压吸入空气从而实现气水混合，大部分的功转变成了水的动能，与鼓风机直接对空气做功的充氧模式相比，自然充氧效率较低。据运行检测数据看，SBR池中溶解氧含量长期低于1mg/l。曝气的不充分导致污泥较为松散，同时表层机械搅拌强度过大也影响了剩余污泥的稳定性及沉降性能。

3、节能改造

工程改造目标：

1、提高SBR生反池充氧效率，充分曝气，保证出水水质及污泥稳定性；

2、 降低污水处理厂能耗值，达到节能减排的目的；

3、 避免对污水处理厂的污水处理产生大的影响；

本污水处理厂节能改造主要针对曝气系统能耗大的尖锐问题，改造思路以鼓风曝气替代曝气机工作的思路。废除原有的主反应区浮筒式曝气搅拌机，保留生物选择区浮筒式曝气搅拌机的搅拌功能。在反应区池底铺设管式曝气器，保留搅拌器位置。新建一座鼓风机房，针对目前进水水质指标偏低以及节能的要求近期安装3台200kw单级高速离心风机，远期增加2台150kw风机以应对进水水质上升问题鼓风曝气，同时风机配变频控制器。

工程改造难点：污水处理厂四座共12组SBR生物反应池运行模式不同，鼓风机的控制难以达到对每组池的单独曝气、运行；

本污水处理厂SBR生物反应池都采用连续进水方式免费论文网。对于单格SBR生物反应池而言，以4小时为一个运行周期，在这个周期内实现曝气、沉淀、滗水各项过程。其中曝气2小时，沉淀1小时，滗水1小时^[1]。

原有12组SBR生反池分布图详见图2：

图2 SBR生物反应池分布图

原有的运行系统中，相同运行模式的分为4队，池号分别为：（1、9、10），（2、4、11），（3、5、8），（6、7、12）；这4队运行模式组合成SBR池的正常运行模式见图3：

图3 SBR生物反应池运行模式

如果保留原有各池的控制模式，控制阀门数量、鼓风机台数大大增加，管道系统及自控系统将非常复杂，同时会大大增加风机喘振的可能性。考虑到本工程为改造工程的前提下，原有操作模式难以达到方便管理、控制投资的目的。简化的运行模式改造方案：将单座SBR生物反应池（3格）看做1组，其运行模式完全一样，曝气2小时，沉淀1小时，滗水1小时。这样4座SBR生反池能够看成4座独立的单池，分别编号为1#、2#、3#、4#，共同完成SBR池4组的运行周期。

此种运行模式，能够使用简单的阀门操作而达到控制各池运行状态的目的。单座鼓风机向2座SBR供氧，其曝气时间完全错开，各占2小时。这样的运行状态能够保证风机常开并且蝶阀控制开合度，有效地解决了风机喘振问题。

风机控制系统见图4：

图4 风机控制系统图

本次改造当中需要注意的问题:

1、原运行方式各池的出水流量发生变化，注意复核原有管径是否满足变化，必要时进行局部换管。

4技术改造节能效果

根据污水处理厂用电情况统计，目前污水厂日耗电量高达40004.5kW（运行规模按11万m³/天计），其中曝气系统耗电量达到28340kW。按年运行365天计算，则技术改造前年耗电量为1460.16万kW。技术改造后的日耗电量为25416.7kW（运行规模按11万m³/天计），其中曝气系统耗电量达到14400kW。 按年运行365天计算，技术改造后年耗电量为927.71万kW.h，节能效果明显。

变压器的容量也可以随之减小，一台变压器停用，一路10KV电源由原每路4640KVA缩容至2260KVA，经济效益显著。

5结论

曝气系统是污水处理的关键部分，这直接影响到污水处理厂处理效果与经济效益。该污水处理厂节能改造的工程实例，很好的解决了两项问题，为同类污水处理厂的改造设计提供了改造思路。该工程总投资约1820万元，年节约运营成本310万元，能够产生良好的经济、社会、环境效益。

参考文献：
[1]何家明.小榄污水处理厂鼓风机房的技术改造.中国给水排水，2007年，第23卷（20期）：28~30