城镇污水处理厂鼓风曝气系统节能分析

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风 机 运 行 情 况
《 资 源节 约与环 保》 2 0 1 5年 第 5期
3 工 程 实 例
3 . 1设计 水 量 及 工 艺 介 绍 重庆某城镇 污水处理厂建设规模 : 2 . 0 X 1 0 I l l / d ,总变化 系数
1 . 51 。
1污 水厂 曝气 系统 能耗 分析
1 . 1曝气 系统能耗现状 目前 ,对于 国内活性污泥法处理工艺 的城镇污水处理厂 , 曝 气 池 鼓 风 机 运 行 电 能 消 耗 约 占到 整 个 污 水 处 理 厂 电耗 的 6 0 %左 右, 所 以曝气 系统 的降耗对 整个 污水 厂的节能运行意义重大。曝 气系统 的节能 主要是 降低单 位供风量 的 电耗 和提 高对 曝气 池供 风 的 利用 率 两 个 方 面来 考 虑 l l l 。 1 . 2鼓 风 曝 气 系统 的 组 成 生化 反 应 中最 常 用 的 鼓 风 曝 气 系 统 主 要 由鼓 风 机 ( 空压机 ) 、 空气 扩 散 装 置 和 一 系 列 连 通 管 道 等 。 鼓 风 机 将 空 气 通 过 管 道 输 送 到曝气池底部 的曝气装置 , 气 泡 在 扩 散 装 置 出 口处 形 成 , 气 泡 随 水 流循环流动 , 最后在液 面处破裂 的过程 , 气 泡 中 的 氧 向混 合 液 中转移扩散 。 所以 , 对鼓风曝气系统 的节能降耗途径分析应围绕 鼓风机和曝气装置两方面来进行。
控制在 2 m g / L左右 ) 保持一致来 调节供气量 , 维持 D O浓度 的稳定 , 达到稳定和高效的处理效果 。P L C可以通过改变鼓风机运转 台数 、 鼓风机 出风管电动调节蝶阀开度及变频调节罗茨鼓风机 电机转速 实现对供气量 的调节 , 用该方式控制风量可节电 1 0 % 3 0 %。 每 台变频器 自带 数据总线 接 口, 可 以通过数 据总线将 鼓风机 运行参数上传 至 P L C , 值 班人 员可以在 中控室直接观测 和干预鼓
城镇 污水 处理厂鼓风 曝气 系统节能分 析
程 丹 丹 庞 维亮 冯 丽 霞 魏 铮
( 1 天津市环境保护市联合环保工程设计有限公 司
天津
3 0 0 1 9 1 )
选用三叶罗 茨鼓风机 , 以减轻投资和维护运行成本。
2 . 3通 过 控 制风 机 风 量 节 能
2 . 3 . 1 经验控制进水 比例方式 : 通过长期观察进水水质 、 水量 、 掌握 其 变化特性 , 按一定 的气水 比 , 根据进 水水量调节 风量或 由经验 确定风量与 时间 的关系 , 编制程序 , 进行 自动控制 。 但上述方法均 易受水质波动影响 , 处理效果不稳定 , 应与其他方法配合使 用。 2 . 3 . 2 溶解 氧智能控制方式 : 建立一个精确而高效的动态曝气 闭环 控制 系统 , 曝 气 池 的负 荷 是 变 化 的 , 在 反 应 池 池 内设 溶 解 氧 仪 , 可 以通 过 变 频 电 机 调 节 叶 轮 的 转 速 , 根据 溶解氧 的变化 , 可 自动调 节供气量 , 节省能耗 。
m r , / L ; T N =2 0 m  ̄ L ; T P =1 . 0 mg / L 。 活性 污 泥 曝 气 系 统 与 空 气 扩 散 装 置 的 设 计 应 包 括 : 曝气 池 池 型的选 择 、 选定曝气方式 、 需氧量和供氧量 的计算 、 曝气 管道的计 算、 鼓风机的选 择等 。 A 2 / O生 化反应池按最高 日污水量 1 0 8 3 m 3 / h设计 。共设 4组 池体 , 单池最大 日流量为 : Q=2 7 1 m 3 / h ; 污泥浓度 : X= 3 . 1 5 g / L ; 污泥 负荷 : L x = 0 . 1 l k g B O D l f ( k g M L S S ? d ) ; 泥龄 : S R T = 1 2 . 6 5 d ; 最 大 日流 量水 力停 留时间 : HR T = 1 4 . 1 2 h ;其 中缺 氧 区 为 2 . 4 2 h ,厌 氧 区 为 2 . 0 2 h , 好氧区为 9 . 6 8 h 。 采 用微 孑 L 全 面 曝气 充 氧 , 所 需 最 大供 气 量 为 1 1 9 2 0 0 N m 3 / d ( 气水 比 5 . 9 6 : 1 ) , 反 应 池 内空 气 管 道 采用 P V C管 。 3 . 3 A2 / O 反应 池主 要设 备 选 择 3 . 3 . 1每座 生化 反应 池好 氧 区共设 微孔 曝气 管 3 1 2套 ,曝气管 L = 7 5 0 m m, D = 6 5 m m, 单根 微孔 曝气管 充氧 量在 4 ~ 8 m3 / h时 , 氧 利 用 率 ≥2 5 %, 4座 生化 反应 池好 氧 区 共设 微 孔 曝 气 管 1 2 4 8 套 。 曝 气管上 的 E P D M膜开有微 孔 , 压缩空气使 E P D M膜 变形 , 空气从 微 孔 溢 出形 成微 小气 泡 , 对 污 水进 行 曝气 充 氧 。 3 . 3 . 2鼓风机是保证曝气系统正 常工作 的关键设施 , 其 电耗约 占全 厂 电耗的 6 0 ~ 7 5 %。 经计算要满足曝气正常运行 , 鼓 风机房 总供气 量Q = 4 9 6 7 m 3  ̄, 气体压力 P = 0 . 5 5 b a r 。从 设备型式 、 节省能耗等方 面 对 鼓 风 机 进 行 比选 后 , 设计采用罗茨鼓风机对生物反应池进行 鼓风曝气。 设 3台单台设计 流量 Q = 5 4 N m3 / m i n带变频调速 电机 的 罗 茨鼓 风机 , 2用 1 备。 3 . 4通 过 控 制 风 机 运行 方 式 节 能 在 曝气 池 内设 置 在线 的 D O浓 度检 测 仪 , 并 将仪 表 检 测 的溶 解 氧值上传至 P L C, P L C按 D O的检测值和设定值 ( 曝气 区 D O浓度
1 7 0 mg / L; C OD = 3 6 0 mg / L; S S =l 6 0 mg / L; T N =5 5 mg / L; T P =
4 . 8 a r g / L ;设 计 出水 水 质 : B 0 D 5 =2 0 mg / L ; C O D=6 0 m g L ; S S =2 0
经 过 比 选 方 案 论 证 ,根 据 进 水 水 质 的 特 点 和 碳 氮 比不 是 很 高 、 出水 对 磷 的 去 除率 要 求 较 高 的 特 点 ,该 污 水 处 理 厂 拟 采 用 “ A 2 / 0+辅 助化 学 除磷 ” T艺。 3 . 2设 计 参 数 经过进水粗细格栅 、 沉砂池 、 初 沉 池 的预 处 理 后 , 污 水 中污 染 物质 得到 有效 的削 减 , A 2 / O生化 反应池 进 水水 质 : B O D =
2污 水 处理 曝气 系统节 能途 径分 析
2 . 1通 过 选 择 曝气 装 置 节 能 曝气装置选择应 主要考 虑下列 因素 : 具有较高 的氧利用率 和 动力效率 , 节能效果好 ; 不易堵塞 , 便于维护管理 ; 结 构简单 , 工程 造价低 。 2 . 1 . 1 采用微孑 L 曝气器可 以减小气 泡尺寸 , 增 大表面积 , 节约进气 量。 通过对微孑 L 曝气 器 的材 料 、 结 构形 式 、 技 术 性 能 等方 面 的分 析 比较及大量 的国外应用经验 ,证 明管式 曝气器具有通气量 大 , 氧 利用率高 , 阻力损 失小 , 并能在长期运行 中保持优 良性能 , 节约运 行维护费用 , 是一 种高效节能 的微孑 L 曝气装 置 , 管 式 曝 气 器 具 有 在 技 术 上 的 先进 性 和工 程 上 的适 用 性 。 2 . 1 . 2经 过 近 年 的 实 践 与研 究 发 现 , 全 面 曝气 的效 果 比一 般 传 统 的 曝气管通过单边 布置 而形成旋流的方式还好 。全面曝气可 以使整 个 曝气池 内均匀地产生小漩涡 , 进一步提高充氧效率 。国内许多 大 型 城 镇 污 水 厂 根 据 实 际 进 水 水 质 及 出 水 达 标 要 求 均 采 用 微 孔 全面曝气 , 比穿 孔 管 曝 气 节 电 2 0 %左 右 。 国外 也 有 报 道 采 用 微 孑 L 全 面 曝气 平 均 每 去 除 l k g B O D可节 约风 量 2 5 %, 节 约 电耗 1 8 %t 4  ̄ 。 2 . 2鼓 风 机选 型及 运行 方 式 节 能 经 对各 类 型 鼓 风 机 比较 , 污水 处 理 工 程 一 般 会 确 定 两个 鼓 风 机 选型设计方案 : 三 叶罗茨鼓风机 , 通 过变频 电机 调节鼓风 机转
我 国城市 污水 年处理量 巨大 , 污水处理厂 的高耗能 问题 已引 起 运 营 管 理 人 员 及 设 计 人 员 越 来 越 多 的关 注 。 其 中 , 在好氧生物 处理工艺 中, 供氧是重要的环节 , 保 证 微 生 物对 氧 的 需求 , 并对废 水起到搅拌作用 , 曝 气 系 统 能 耗 在 整 个 城 镇 污 水 处 理 过 程 中所 占 比例最大 , 可控制空间潜力巨大。
速来 调整风量 ; 单级高 速离心鼓风机 , 通 过调节鼓 风机导 叶片角
度调整风量 。 通过对 这两 种鼓 风机优缺点 比较 , 我们发现三 叶罗 茨鼓 风机 的国产设备 已经 在国内有许多大型 、 中型及小 型污水处理 厂成 功 的运行实例 , 性能可靠 。单级高速离心鼓风机 国产设备质量 和使 用 寿命 有所欠缺 , 成功应用 运行的实例 较少 , 而进 口设 备价格 昂 贵 。所 以国内的污水处理 厂在 没有 特殊 要求 的情 况下 , 建议优先
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