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浅谈城市污水处理厂微孔曝气系统的维护与管理

时间:2016-03-19  作者:孙英合 王 艾 计少涌

[内容摘要]:本文通过南阳市污水处理厂曝气系统的检修实例,阐述了微孔曝气系统在城市污水处理中的作用及其维护管理中应注意的问题。
论文关键词:污水处理厂,微孔曝气系统,维护,管理
  曝气原理及技术分类
  曝气是使空气与水接触的一种手段,其目的在于将空气中的氧溶解于水中,或者将水中不需要的气体和挥发性的物质排放到空气中,是促进气体与液体之间物质交换的一种手段,除此之外还起到混合与搅拌作用。
  传统的曝气技术有三种基本形式:
  ● 表面曝气—采用机械运动的方法,使水体表面不断更新与空气接触,如曝气机、曝气转刷/盘。
  ● 射流自吸—利用水体的射流作用吸入空气,如射流曝气。
  ● 鼓风曝气—利用风机鼓风经曝气器扩散向水体输入空气或纯氧。
  按流体运动性质来分,有两种基本形式:
  ● 液相流体主动运动型:制造液相流体的水跃或依靠射流液相流体吸入气相流体而形成气液接触界面都属于该种类型,如表面曝气、射流曝气。
  ● 气相流体主动运动型:由风机输送气相流体,经曝气器的扩散作用以升泡运动的方式形成气液接触界面,如鼓风曝气。
  传统活性污泥法及A/O、A2/O、 A-B、SBR等工艺中大多采用鼓风曝气,属气相流体主动运动型,而扩散系统常采用微孔曝气技术。
  微孔曝气器的分类
  微孔曝气器按材质分主要有刚玉、陶瓷和膜片几种。刚玉和陶瓷材质的使用寿命较长,但孔隙容易结垢,需要再生处理,较麻烦,而且投资也比膜片的高。膜片曝气器有EPDM(三元乙丙橡胶)、硅橡胶、PU(聚氨酯类)、Nitrile(腈类)、Alcohols(醇类)、Neoprene(氯丁橡胶)等,但使用最多的是EPDM,从耐久性、使用寿命、抗老化、亲水性等各方面来考虑,EPDM都是最优选择。不过它也会受到外来侵害,主要是烃类和芳香类,如果污水中大量存在这些化学物质,就不能考虑EPDM了。好的橡胶膜表面光泽灰暗,而表面发亮(含硫量较多)的橡胶模质量较差。国外的EPDM曝气膜因添加特殊的配方而使得其性能和寿命优于国内产品。微孔曝气膜有盘式和管式两种。早期使用较多的为盘式,但盘式有它本身固有的缺陷:存在曝气死区(如整个盘底),停止曝气时,泥直接沉积在盘的表面,再次启动会把泥重新搅拌起来,比管式要多耗费能量。此外,盘式的布置密度也不如管式,在池容有限而所需曝气量又大的情况下,管式是最佳选择。因此近年来管式使用有逐渐增多的趋势。
  微孔曝气器的维护与管理
  3.1、微孔曝气器堵塞的原因
  氧气向水中的转移(溶解)是气层与液层之间的物质转移现象,气液的接触面积越大,氧气的转移效率就越高。以同样的空气量进行曝气,气泡直径越小则其整体的表面积越大,效果也越好,同时,气泡直径越小其上升速度越慢,气液接触时间越长,据此可得到极高的氧气转移效率,微孔曝气器正是基于此原理设计而被广泛使用的。但在实际应用中,常因堵塞而引起气泡变粗、氧转移效率降低、鼓风机压力增大、运行成本增加等情况。堵塞有内堵和外堵两种。
  内堵也称气相堵塞,原因有以下几点:
  a、 灰尘或空气管道的锈蚀物进入;
  b、 来自风机的油或空气过滤器的粘滞物;
  c、 建筑残留物;
  d、 系统泄漏或破裂造成混合液固体物进入。
  外堵也称液相堵塞,主要原因如下:
  a、 纤维物质附着到盘片上;
  b、 污水中的油或脂滞留;
  c、 氧化铁屑或碳酸盐的沉淀物;
  d、 生物垢或粘性物质增长等。
  3.2、微孔曝气器的清洗方法
  曝气器堵塞后需要进行清洗。微孔曝气器的清洗方法有三种:一是逐个拆下曝气器,在车间清洗,包括酸洗、洗涤剂洗、碱洗、回炉再生等;二是停止运行但不拆曝气器,原地清洗,包括水冲、气冲、酸洗、碱洗、超声波洗等;三是不停止运行,也不拆曝气器,工作状态下清洗,包括向供气管道内注入酸气或酸液,增压冲吹等。其中第二种是最常用的清洗方法,步骤如下:
  a、 排空池子(保持继续供气);
  b、 用400Kpa的压力水枪冲洗每个盘片约20~30秒(此时保持曝气量约1.7m3/h·曝气头);
  c、 清洗后停止供气,如果需要,用抹布或软刷子除去盘表面的附着物;
  d、 重新供气,按步骤b再次冲洗;
  e、 检查曝气系统在冲洗过程中是否有硬件松动或损坏;
  f、 清洗完毕后注水,水深以覆盖盘片约50mm为宜;
  g、 供气,曝气量为3.5m3/h·曝气头,检查管道及盘片是否泄漏;
  h、 运行几小时,确认无异常后正常进水。
  大多数污水处理厂都是按照该种方法对维护曝气系统进行维护的,但事实上只做这些还远远不够。供气管道的堵塞更是不容忽视的因素。
  3.3、南阳市污水处理厂曝气池检修实例
  南阳市污水处理厂设计日处理能力10万m3,处理工艺为A/O工艺,鼓风机使用芬兰HST的磁悬浮离心鼓风机,曝气膜为美国ITT Sanitaire9”微孔橡胶曝气膜,供气管池底为PVC管,池底以上为普通钢管。自2001年5月投入运行,期间根据曝气情况三次对曝气池进行检修,但均是清洗曝气膜、紧固地脚螺栓及连接件、供气管调水平等常规项目维护,而且膜片未曾更换过。今年以来,曝气池北池好氧段Ⅱ区2/3面积出现曝气极其微弱的现象,初步判断系膜片严重堵塞或管道泄漏所致。经认真研究分析后,我们决定对该池进行检修,并更换该池所有膜片,保留南池以做对比。考虑到进口膜片比较昂贵,我厂领导决定用国产膜片替代,进行尝试,取得了良好效果。具体实施步骤如下:
  a、 排空池子,彻底清净池底污泥;
  b、 拆卸曝气膜,开大风机对管道灰尘进行吹扫,发现曝气微弱区段几乎没有气流流出。
  c、 检查供气支管手动蝶阀,确认阀门正常,判断是池底布气管道堵塞所致。
  d、 抽样检查竖管法兰盘及与布气干管连接处,发现管内几乎被锈蚀物堵死。
  e、 对所有供气竖管及布气管进行彻底冲洗、吹扫,擦干。
  f、 安装新膜片,用专用工具拧紧。
  g、 紧固所有的连接件、地脚螺栓,调整管道水平。
  h、 对所有管道连接处做强度试验和气密性试验。
  i、 小量进水,以淹没盘面50mm为宜。
  j、 鼓风曝气,再次逐个检查曝气盘及布气管道接头处的气密性。
  k、 运行4小时,确认无异常后,恢复正常进水,并连续监测曝气池DO值,与检修前进行对比。
  我们对检修后的曝气池北池连续监测,发现曝气效果明显提高,气泡均匀,阀门开启30%就与南池100%的气量相当,同样的供气量而溶解氧上升幅度很大,北池DO值高出南池40~60%(见DO曲线图)左右。另外,检修后因阻力减少、压降减小可节能约2%,以鼓风机电耗占总电量的60%计,全年可节省电费2万多元;因氧转移效率提高而降低曝气量节能约5~10%,全年可节省电费5.5~11万元,综合节省电费约7.5~13万元。

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