摘要介绍了节能的混合曝气系统在曝气池前端使用机....doc

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1、摘要：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。　1混合曝气系统(HybridAerationSystem，简称HAS)的特点　　　　　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1.1～2.2KgO2/kWh，机械表曝为0.5～1.7kgO2/kWh，参差不齐，因此某些污水厂

2、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

3、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(WaterResearchCenter)，推出了混合曝气系统HAS以节能。在清水中，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4kgO2/kWh，而机械表曝仅为2kgO2/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3.2kgO2/kWh，而机械表曝α系数始终接近1，故在混合液中其充氧

4、效率仍接近2kgO2/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BlackburnMealows污水厂中(简称B.M.厂)HAS的氧总转移系数KLα、充氧效率等，以对其能耗情况作出评价。　　2试验方法　　　　　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

5、，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BOD5。　　　　　　　　　　　经初沉池后，污水的BOD5、SS和NN各为155、152和22mg

6、/L。　　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BOD5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Cs，据方程　　ln(Cs-C)=1n(Cs-C0)-KLa·t　　式中C——池中混合液DO值　　Co——t=0时混合液的DO值　　t——时间绘制ln(Cs-C)～t线，其斜率即为氧的总转移系数KLα(1/h)。　　对微孔曝气池采用了“尾气法”(Off-gasMethod)，即用一集气罩收集逸出混合

7、液面的气体，测其中氧气所占的百分比。据DavidRedmon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　　式中ρ——氧的比重，20℃且相对湿度50%　　时为1.33kg/m3　　υ——试验池的体积，L　　Yin，You——在输入空气及尾气中氧所占的比例(体积比或摩尔比)　　qin，qou——输入空气及尾气的流量，L/s　　——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CO2与所消耗的O2的体积相等，则有qin=qou=Q，此Q值可从空压机流量表上读出。　　　　　　式中θ——温度修正系数=1.024　　T——混合液温度　　氧转移效率　

8、　　　　　　　　充氧能力