地埋式污水處理廠的鼓風曝氣系統的設計與運行挑戰
【摘要】本文針對地埋式污水處理廠生物池加蓋，不便于觀察整體曝氣情況；進水水質水量波動大；地下環境腐蝕性強；設備維護保養難度大等挑戰，對鼓風曝氣系統的設計與運行給出相應對策。包括了采用曝氣控制區空氣流量精確測量與調節；空氣管路和空氣調節閥應采用不銹鋼材質；有條件的污水處理廠應采用精確曝氣系統，對鼓風機和空氣調節閥進行全自動控制，并對曝氣器進行定時自動清洗。
【關鍵詞】污水處理廠 地埋式 鼓風曝氣系統 精確曝氣 空氣調節閥
近年來，隨著城市化建設的速度加快，城區污水的產生量與日俱增。同時隨著國家環保要求的提高，污水廠排水水質要求越來越嚴格。然而，一方面由于城市建設節約用地的要求，污水處理廠用地指標不斷降低，另一方面污水處理廠的選址也越來越位于城區中心位置[1]。在這樣的情況下，北京、上海、廣州等環境要求較高、用地緊張的大城市已經逐步開始建設一些地埋式污水處理廠[2]。但是由于其建設方式的特殊性，對工藝及運行管理等均有著較高的要求。生化池及鼓風曝氣系統作為污水處理的重要單元，也同時面臨著更多新的挑戰。
挑戰一：生物池加蓋，不便于觀察整體曝氣情況
對于傳統的污水處理廠，運行人員可以通過巡視直觀檢查生物池的曝氣情況，并根據曝氣情況及時調整運行參數。但是由于地埋式污水的生物池整體加蓋，這就導致運行人員無法用肉眼觀察生物池的實際曝氣情況。因此地埋式污水處理廠需要運行人員通過監測每個廊道的空氣準確流量，并及時跟蹤空氣流量的變化來評估曝氣情況，以保障生物處理工藝穩定運行。
應對方案：
1. 各個曝氣控制區空氣流量精確測量與調節：
生物池好氧區應該按照水流方向分成進水、中間和出水等多個曝氣控制區，每個曝氣控制區都應有獨立的空氣支管，采用高精度的氣體流量計來測量各個曝氣控制區的氣體流量。另外，各個曝氣控制區應設置至少1個在線溶解氧探頭，以供運行人員評估生物池的曝氣情況。
2. 空氣支管上應安裝高線性度空氣調節閥，運行人員應能根據各個曝氣控制區的空氣流量和DO數據，通過開關控制空氣調節閥，調節各個曝氣控制區的空氣流量來滿足工藝運行需求。同時，空氣調節閥和氣體流量計應考慮一體化設計，防止空氣調節閥在開關過程中影響空氣支管的流態，進而影響空氣流量計的測量精度。對于由于某些地下廠的空間較小，前后直管段長度的無法滿足氣體流量計測量精度要求的情況，則必須為體流量計和空氣調節閥進行一體化標定，以確保流量計的測量精度，滿足正常的運行管理需求。
挑戰二：生物池進水負荷波動大，需氣量變化大
地埋式污水處理廠出于土建投資成本考慮，占地面積相比傳統的污水處理廠會更緊湊，污水的停留時間相對較短，因此污水的水質水量波動較大。單個曝氣控制區（尤其是進水的曝氣控制區）的氣量有可能在最大氣量的50-100%波動。這需要操作人員實時根據溶解氧的變化，調節閥門和鼓風機。
應對方案：
1. 鼓風機組的MCP柜應采取根據空氣總管壓力值自動恒壓的控制方式。并能接受中控室SCADA給出的壓力設定值，自動調節。
2. 有條件的污水處理廠可酌情配置精確曝氣系統，根據污染物的負荷變化情況，實時自動控制空氣調節閥，以實現曝氣量的按需分配。
3. 精確曝氣系統還應能根據污染物負荷的變化情況，在保障出水安全的情況下，計算鼓風機組的空氣總管壓力建議值，以供操作人員參考使用，也可直接賦值給鼓風機組MCP柜，進行聯動控制。
挑戰三：曝氣器維護和更換難度大
曝氣器是鼓風曝氣系統的重要組成部分，曝氣器的工作狀態會直接影響鼓風曝氣系統的運行狀態。地埋式污水處理廠由于生物池加蓋，無法有效觀察曝氣器的工作狀態；另外由于是密閉環境，空氣管路內壁腐蝕后脫落的鐵銹容易堵塞損壞曝氣器；相對密封的生物池，曝氣器損壞后的更換工作難度也非常大。
應對方案：
1. 精確測量各個曝氣控制區的氣量，確保各個曝氣控制區的氣量在曝氣器的工作范圍內，防止出現氣量過小無法曝氣，氣量過大而損壞曝氣器。
2. 空氣管路和空氣管路上的空氣調節閥均應采用防腐蝕的全不銹鋼材質，防止鐵銹進入而損壞曝氣器。同時定期檢查鼓風機的過濾系統，防止污物進入空氣管路系統堵塞曝氣器。
3. 曝氣器應定期沖洗，防止污水中污物沉積于曝氣器表面，導致曝氣器的效率下降。有條件的污水處理廠應增加相應的曝氣器定期沖洗單元，確保鼓風曝氣系統正常運行的情況下進行曝氣器定期清洗工作。
總結：
地埋式污水處理廠由于其特殊性，導致設計和運行上比普通的污水處理廠增加了許多挑戰。鼓風曝氣系統作為污水處理廠的核心系統，應充分考慮，并采取相應的應對方案。
1. 應選用耐腐蝕的設備，空氣管路及空氣調節閥應采用不銹鋼材質，盡可能減小鼓風曝氣系統的維護工作。
2. 對生物池進行曝氣控制區的劃分，并對曝氣控制區的氣體流量進行精確測量與控制
3. 有條件的污水處理廠應采用精確曝氣系統，對空氣調節閥和鼓風機采取全自動控制。
4.適當增加曝氣器定期清洗功能，最大化延長曝氣器的使用壽命，減少更換頻次。
參考文獻:
[1]張建良.廣州市高標準環境友好型污水處理廠的建設[J].城市建筑，2016（15）：340。
[2]胡維杰.地埋式城市污水處理廠的技術研究及其建設運行經驗[J].供水技術，2014，8(4):61-64;
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