溶氧控制技术及曝气研究教学文稿

溶氧控制技术及曝气研究

1.污水中溶解氧的控制依据主要有哪些，如何优化?

溶解氧的概念可以理解为水中游离氧的含量，用ＤＯ表示，单位ｍｇ／Ｌ。溶解氧在实际的污水、废水处理操作中具有举足轻重的作用，这一指标的恶化或者波动过大，往往会导致活性污泥系统的稳定性大幅波动，自然对处理效率的影响也非常明显。

＜１＞书面定义及实际操作的理解

应该说，理论上来讲，当曝气池各点监测到的ＤＯ值略大于０（如０.０１ｍｇ／Ｌ）时，可以理解为充氧正好满足活性污泥中微生物对溶解氧的要求。但是事实上，我们还是没有简单的将溶解氧控制在大于０的水平，而是应用教科书中的做法，把ＤＯ控制在１～３ｍｇ／Ｌ的范围内。究其原因还是因为，整个曝气池而言，溶解氧的分布和各曝气池区域内的溶解氧需求是不一样的。为了保守的稳定活性污泥在分解有机物或自身代谢过程中对溶解氧的需求，才将ＤＯ控制在１～３ｍｇ／Ｌ。

但是，实际操作和书面上固定僵化的ＤＯ理论值往往是不同的，不能只是依照书面上理论值，还要充分结合实际情况！

从实际情况看，发现在实际运行中，很多情况下将溶解氧控制在１～３ｍｇ／Ｌ是没有必要的，特别是控制超过３ｍｇ／Ｌ更是毫无意义，唯一的结果只是导致电能的浪费和出水中含有细小悬浮颗粒。所以，在根据书面理论同时要结合实际情况合理控制溶解氧。

＜２＞污水中溶解氧的控制依据及优化

主要依据：原水水质(有机物、氮、磷）、活性污泥的浓度、污泥沉降比、pH、温度、食微比（F/M)等进行控制。

当然，书面上给的理论值：一般好氧条件下溶解氧浓度为≥2.0 mg/L,厌氧条件下溶解氧浓度为≤0.2 mg/L,缺氧条件下溶解氧浓度为0.2-0.5 mg/L。具体

还是要根据实际情况来把握。

①原水水质：一般原水中有机物含量越多，微生物分解代谢的耗氧量越多，以及硝化反应等对溶解氧的需求，所以控制溶解氧时要注意进水水量的变化和进水中有机物的含量。

②活性污泥浓度：在达到去除污染物、并到达排放浓度的情况下要尽量的降低活性污泥的浓度，这对于降低曝气量、减少电力消耗非常有利。同时，在低活性污泥浓度情况下，更要注意不要过度曝气，否则会出现污泥膨胀，使得出水混浊；当然，高的活性污泥浓度需要较高的溶解氧，否则会出现缺氧现象，使得污水处理效果受到抑制。

③污泥沉降比：过度的曝气会使细小的起泡附着在活性污泥的菌胶团上，导致活性污泥上浮到液面，使得污泥沉降性能变差。在实际操作中应该注意这个问题，特别是发生污泥丝状膨胀时候，更容易导致曝气的细小气泡附着在菌胶团上，继而导致液面出现大量浮渣。

④pH：通过对活性污泥浓度及微生物等的影响，间接的影响到溶解氧量。所以在污水处理控制时，除了要充分了解调节池功能外，还要与排放单位建立联系，了解污水水质情况，以便投加合适的试剂中和异常的pH。

⑤温度：不同温度下，污水中的溶解氧浓度不同，会对活性污泥浓度及微生物等产生影响。低温、高温都会影响水中溶解氧和微生物活性，使得污水处理效率低下。对于北方的低温，通常是建立地下或半地下室或室内处理；对于高温天气，则是通过调节池来调节池内温度进而提高处理效率。

⑥食微比（F/M)：食微比越高，越低，需氧量相对就越高，这可以知道我们在水处理过程中通过食微比值来达到节能的目的，即在保证处理效果的前提下，尽量提高食微比，以避免不必要的曝气消耗。

2.近两年关于曝气技术的最新研究？

目前，常用的曝气方法有鼓风曝气和机械曝气，以及两者联合使用的混合曝气、射流曝气等。

（1）机械曝气设备主要有泵型叶轮曝气机、抽吸式曝气机、曝气转盘、曝气转刷等，可靠耐用、维护简单的优点，但效率低、动力消耗大；鼓风曝气设备主要有穿孔管、固定式微孔爆气等。

（2）鼓风曝气较机械曝气其充氧效率高、动力消耗低，但维修时需将构筑物中水放空，维护复杂。

此外，还有一些其它曝气设备，如：

潜水射流曝气设备：曝气设计专用水泵, 进气导管、喷嘴座、混气室、扩散管所组成, 水流经连接于泵出口之喷嘴座高速射入混气室, 空气由进气导管引导至混气室与水流结合, 经扩散管排出。

沉水式曝气设备：利用马达直接传动叶轮之旋转来造成离心力，使附近的低压吸进水流，同时，叶轮进口处也制造真空以吸入空气，在混气室中，这些空气与水混合之后由离心力作用急速排出。

最新的曝气技术有无泡曝气技术、悬挂链曝气技术、微纳米曝气技术等。

①无泡曝气技术：是将加压空气或纯氧连续通入中空纤维膜的管腔中，水在管外流动，保持氧气压力低于泡点，在膜两侧氧分压差的推动下,管腔内的氧透过膜壁或膜壁上的微孔直接扩散进入管外的水体中；

②悬挂链曝气技术：该曝气设备主要改变了传统曝气设备的固定模式，用浮筒牵引，悬挂在池中，曝气器与布气管间用软管连接。在向曝气器通气时，单个曝气器由于受力不均，在水中产生运动，当曝气器偏离浮筒垂直轴时，气泡升到水面并在浮筒一侧爆裂，从而对浮筒产生反向推力，使浮筒运动，浮筒的运动反过来带动曝气器运动，在曝气情况下运动持续不断。

③微纳米气泡发生装置：主要由发生装置、微纳米曝气头及连接管件组成。通过水泵加压，由曝气头内部的曝气石高速旋转，在离心作用下，使其内部形成负压区，空气通过进气口进入负压区，在容器内部分成周边液体带和中心气体带，由高速旋转的气石出气部将空气均匀切割成直径5-30 μm 的微纳米气泡。由于气泡细小，不受空气在水中溶解度的影响，不受温度、压力等外部条件限制，可以在污水中长时间停留，具有良好的气浮效果。

另外，对曝气技术的控制可以直接影响到污水排放进程和系统能耗。目前，比例，积分，微分（PID）控制在工业过程控制系统中应用比较广泛。比如，Jianyu Sun 等采用两步级联式、比例、积分（PI）反馈控制的曝气策略，利用仿真模型进行优化，发现这一策略可以依据污水质量的反馈对曝气进行实时调整，从而使得能耗降低4%-20%左右。