間斷運(yùn)行好氧池中微孔曝氣器阻力損失控制對(duì)策

王 碩，高雅玲

?

間斷運(yùn)行好氧池中微孔曝氣器阻力損失控制對(duì)策

王 碩1，高雅玲2

（1. 首創(chuàng)愛華（天津）市政環(huán)境工程有限公司，天津 300381； 2. 秦皇島市永盛建筑設(shè)計(jì)咨詢有限公司，河北 秦皇島 066001）

間斷運(yùn)行好氧池停止運(yùn)行時(shí)如控制不當(dāng)，會(huì)因堵塞嚴(yán)重而顯著增加微孔曝氣器的阻力損失。本文以實(shí)際工程為例，分析其間斷運(yùn)行好氧池橡膠膜微孔曝氣器發(fā)生阻力損失升高的特點(diǎn)和原因，提出了曝氣器阻力損失控制的對(duì)策，對(duì)有類似污水處理廠的優(yōu)化運(yùn)行和節(jié)能降耗有一定的參考價(jià)值。

間斷運(yùn)行； 橡膠膜微孔曝氣器； 阻力損失； 對(duì)策

一直以來，作為能耗密集型企業(yè)，污水廠的節(jié)能降耗一直是業(yè)界研究和推行的重點(diǎn)。數(shù)據(jù)顯示，好氧池的曝氣能耗約占全廠總能耗的 45%～80%[1-2]。為了降低運(yùn)營(yíng)費(fèi)用，現(xiàn)狀污水廠如設(shè)有多組（座）好氧池，而原水量變化很大，在水量較小時(shí)選擇停用其中若干組曝氣池；而擬新建或改擴(kuò)建的污水廠越來越多的在設(shè)計(jì)時(shí)選擇了動(dòng)力效率高的橡膠膜微孔曝氣器。

橡膠膜微孔曝器是微孔曝氣器的一種，空氣通過橡膠膜片時(shí)，其上孔縫張開；停止供氣時(shí)，孔縫閉合，因此此曝氣器具有較強(qiáng)的抗堵性能。即便如此，經(jīng)過長(zhǎng)期或間斷的運(yùn)行，橡膠膜微孔曝氣器仍然存在堵塞，這勢(shì)必造成其阻力損失增加和動(dòng)力效率的降低。本文以白銀區(qū)污水處理廠為例，為間斷運(yùn)行好氧池中微孔曝氣器的阻力損失控制給出了建議，對(duì)類似污水廠有一定的參考價(jià)值。

1 項(xiàng)目概況

1.1 建設(shè)過程

白銀區(qū)污水處理廠一期工程設(shè)計(jì)規(guī)模4萬m3/d，主體工藝采用“改進(jìn)型卡羅塞氧化溝+二沉池”（各2座）工藝，其中氧化溝分為厭氧池、缺氧池、好氧池三段，好氧池采用立式轉(zhuǎn)刷曝氣器，出水水質(zhì)滿足《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB18918-2002）一級(jí)B標(biāo)準(zhǔn)，項(xiàng)目于2005年5月完成進(jìn)水調(diào)試。

白銀區(qū)污水再生利用工程以原一期工程為基礎(chǔ)，采用丹麥EnviDan國(guó)際公司的ARP/SSH工藝，通過在氧化溝前端增設(shè)ARP池（一種好氧池）和SSH池（一種厭氧池），在二沉池后端增設(shè)活性砂濾池，使出水水質(zhì)達(dá)到《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB18918-2002）一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)。為實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗，設(shè)計(jì)為氧化溝好氧池增設(shè)了鼓風(fēng)機(jī)和盤式橡膠膜微孔曝氣器；ARP池同樣采用此曝氣方式。2014年底ARP池開始進(jìn)水，并打通了整個(gè)工藝流程。

1.2 曝氣器參數(shù)

表1 曝氣器相關(guān)設(shè)計(jì)參數(shù)

本再生利用工程采用的為微孔曝氣器相關(guān)參數(shù)如上表。氧化溝曝氣系統(tǒng)設(shè)置曝氣盤3 888個(gè)，配套羅茨風(fēng)機(jī)4臺(tái)，設(shè)計(jì)風(fēng)壓為50 kPa，以轉(zhuǎn)刷曝氣器作為備用；ARP池曝氣系統(tǒng)設(shè)置曝氣盤2 240個(gè)，配套羅茨風(fēng)機(jī)3臺(tái)，2用1備，設(shè)計(jì)風(fēng)壓為70 kPa。

2 問題與對(duì)策

2.1 存在問題

因白銀當(dāng)?shù)?月到7月截污灌溉，造成了污水廠進(jìn)水量總體穩(wěn)定，二季度進(jìn)水量少的特點(diǎn)。2016年的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，1月份進(jìn)水量最高，平均日進(jìn)水量為3.7萬m3/d，最高日近4萬m3/d；5月份進(jìn)水量最少，平均日進(jìn)水量為2.8萬m3/d。在2015年，因?yàn)槎径冗M(jìn)水量偏少， ARP池采取了季度性間斷運(yùn)行的模式，4月5日-7月10日停運(yùn)。2015年不同時(shí)間，羅茨風(fēng)機(jī)出口風(fēng)壓的變化情況如下：

表2 2015年度羅茨風(fēng)機(jī)出口風(fēng)壓部分統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)

注：以上統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)均為鼓風(fēng)機(jī)頻率50HZ、下午2點(diǎn)左右時(shí)的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)。其中8月1日室外溫度為當(dāng)年最高。下文中關(guān)于風(fēng)機(jī)出口風(fēng)壓的數(shù)據(jù)皆是在此頻率和時(shí)刻下統(tǒng)計(jì)的。

由上述數(shù)據(jù)可見，氧化溝和ARP池曝氣系統(tǒng)配套的羅茨風(fēng)機(jī)風(fēng)壓基本呈現(xiàn)出外界溫度高時(shí)出口風(fēng)壓大，外界溫度低時(shí)出口風(fēng)壓小的特點(diǎn)，其中8月1日接近或達(dá)到了設(shè)計(jì)值。這主要是因?yàn)闅鉁馗邥r(shí)不利于氧的轉(zhuǎn)移[3]。

從氧化溝配套風(fēng)機(jī)出口風(fēng)壓看，在室內(nèi)溫度接近的情況下，10月、12月的風(fēng)壓分別比4月、2月的風(fēng)壓高了2 kPa 和1 kPa。這種情況應(yīng)該是因?yàn)橄鹉z膜微孔曝氣器長(zhǎng)期在污水中曝氣，一方面水中的鈣質(zhì)、鐵類積垢易沉積在曝氣膜片上，積垢將曝氣器的孔堵塞[4]；另一方面微生物在曝氣膜片上面滋生使堵塞進(jìn)一步加劇了[5]。在通氣量相同的前提下，發(fā)生污堵的曝氣盤阻力損失更大，進(jìn)而增加了鼓風(fēng)機(jī)的風(fēng)壓和整個(gè)曝氣系統(tǒng)的能耗。時(shí)序上，這種因污堵造成的阻力損失增大是漸進(jìn)式的。

7月12日ARP池配套風(fēng)機(jī)的風(fēng)壓比4月3日的風(fēng)壓有顯著升高，同時(shí)在室內(nèi)溫度接近的情況下，冬季時(shí)風(fēng)機(jī)風(fēng)壓明顯高于春季時(shí)風(fēng)機(jī)風(fēng)壓。這是因?yàn)閺?月5日開始，ARP池開始停止進(jìn)水和進(jìn)回流污泥，曝氣器停止曝氣，潛水推流器停轉(zhuǎn)，排空泵將池內(nèi)液位降到了曝氣盤頂0.5 m左右，然后維持這種狀態(tài)到7月10日ARP池重新投用，放空過程中大量的活性污泥絮體沉積在了曝氣膜片表面（后來檢修時(shí)發(fā)現(xiàn)約有5 cm厚），使膜片在之后約3個(gè)月的時(shí)間里發(fā)生了更嚴(yán)重的污堵。當(dāng)然，如氧化溝曝氣盤那樣漸進(jìn)式的阻力增大同時(shí)存在。

2.2 在線清洗

由表2可見， ARP池和氧化溝好氧池配套風(fēng)機(jī)風(fēng)壓分別達(dá)到或接近了設(shè)計(jì)值，為了防止堵塞繼續(xù)加重，尤其是降低ARP池因2015年二季度停運(yùn)顯著增加的阻力損失，工作人員于2016年3月底在廠家指導(dǎo)下用投酸小車對(duì)微孔曝氣盤進(jìn)行在線清洗。清洗藥劑采用30wt%的甲酸溶液，ARP池和氧化溝單次甲酸用量分別為100 L和55 L，在線清洗前后風(fēng)機(jī)出口風(fēng)壓數(shù)據(jù)如下表：

表3 2016年3月底羅茨風(fēng)機(jī)出口風(fēng)壓統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)

由表3可見，曝氣盤經(jīng)在線清洗后，氧化溝配套風(fēng)機(jī)風(fēng)壓下降比較明顯，ARP池風(fēng)機(jī)風(fēng)壓變化不。這說明ARP池在經(jīng)歷了長(zhǎng)達(dá)3個(gè)月的停運(yùn)后，曝氣盤上淤積污泥使膜片的堵塞變得既嚴(yán)重又頑固，在線清洗效果不理想。

為有效控制氧化溝曝氣盤持續(xù)增大，此后堅(jiān)持對(duì)其曝氣系統(tǒng)采用在線酸洗，頻率為1個(gè)月1次。

2.3 離線清洗

因在線清洗處理ARP池曝氣盤污堵問題效果不佳，為此決定在2016年4月份初將ARP池曝氣盤返廠離線清洗。首先用3 wt%的甲酸浸泡膜片12 h，之后再用刷子徹底清洗。清洗后，標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下通氣量為2（Nm3/h/個(gè)）時(shí)，曝氣盤的阻力損失恢復(fù)到了使用前的水平。之后，將清洗的曝氣盤沖洗安裝到位，效果見表4：

表3 2016年3月底羅茨風(fēng)機(jī)出口風(fēng)壓統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)

由此可見，曝氣盤經(jīng)返廠離線清洗后， ARP池季節(jié)性停用前記錄的曝氣盤的阻力損失和配套風(fēng)機(jī)的出口風(fēng)壓均控制在了設(shè)計(jì)范圍內(nèi)。

為防止曝氣盤阻力損失再次出現(xiàn)ARP池季節(jié)性停用后陡然增大，排空過程采取了微曝氣、潛水推進(jìn)器延遲停機(jī)的方式，排空后向池內(nèi)注入再生工程的產(chǎn)水至盤頂0.5 m處。在停用期間，每天用1臺(tái)風(fēng)機(jī)在35 Hz狀態(tài)下微曝氣6 h，同時(shí)和氧化溝曝氣盤一起做周期性在線酸洗。7月份ARP池重新投用后，其配套曝氣盤的阻力損失和配套風(fēng)機(jī)的出口風(fēng)壓仍在合理范圍內(nèi)。

2.4 長(zhǎng)效對(duì)策

鼓風(fēng)曝氣系統(tǒng)的長(zhǎng)期高效穩(wěn)定運(yùn)行是確保污水廠出水水質(zhì)、社會(huì)價(jià)值、經(jīng)濟(jì)效益的重要因素，而曝氣盤阻力損失的控制無疑是其中重要的環(huán)節(jié)。氧化溝和ARP池曝氣盤在經(jīng)歷了一系列的清洗、維護(hù)后，其阻力損失均恢復(fù)到了新盤水平，說明可以藉此建立曝氣盤阻力損失控制的長(zhǎng)效對(duì)策。

對(duì)氧化溝內(nèi)曝氣盤而言，可采用在線酸洗的方法，將其使用壽命內(nèi)阻力損失和風(fēng)機(jī)風(fēng)壓控制在設(shè)計(jì)范圍內(nèi)；而就ARP內(nèi)曝氣盤來說，可通過排空過程微曝氣、潛水推進(jìn)器延遲停機(jī)；排空后向池內(nèi)注入少量再生水；停用期間定期微曝氣和酸洗，控制其阻力損失的持續(xù)升高。必要時(shí)則需要離線酸洗。

3 結(jié) 論

（1）微孔曝氣盤經(jīng)過長(zhǎng)期或間斷的使用，均會(huì)因膜片污堵而出現(xiàn)阻力損失增大；

（2）微孔曝氣盤在長(zhǎng)時(shí)間停用時(shí)，如果措施不得當(dāng)其膜片污堵的程度和速度均比長(zhǎng)時(shí)間使用的曝氣盤快，嚴(yán)重時(shí)須離線酸洗才能將阻力損失恢復(fù)到初始水平。

（3）可通過排空過程微曝氣、潛水推進(jìn)器延遲停機(jī)；排空后向池內(nèi)注入少量再生水；停用期間定期微曝氣和酸洗，將間斷運(yùn)行好氧池中的微孔曝氣盤的阻力損失控制在合理范圍內(nèi)。

［1］Reardon D J. Turning down the power[J]. Civ Eng，1995，65(8):54-56.

［2］吳敏. 姚念民, 關(guān)于微孔曝氣器比較與選擇的探討[J]. 環(huán)境保護(hù)，2002 (5): 16-18.

［3］張自杰, 等. 排水工程下冊(cè)（第四版）[M]. 北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2000: 147.

［4］梁遠(yuǎn), 王佳偉, 等. 微孔曝氣器充氧性能變化對(duì)污水處理廠能耗的影響[J]. 給水排水，2011，37（1）：42-45.

［5］薛媛媚. 微孔曝氣器清洗方案實(shí)施及運(yùn)行效果分析[J]. 2010年水處理新技術(shù)新工藝及給（污）水廠運(yùn)行管理高級(jí)研討會(huì)論文集，2010：255-258.

Control Measures of Resistance Loss for Membrane Fine Bubble Diffuser in Aerobic Tank With Intermittent Operation

1,2

（1. Capital China Aihua (Tianjin) Municipal＆Environmental Engineering Co., Ltd., Tianjin 300381, China； 2. Qinhuangdao City Yongsheng Building Design Consulting Co., Ltd., Hebei Qinhuangdao 066001, China）

Resistance loss of membrane fine bubble diffuser will remarkably increase if the control of intermittent operating aerobic tank during shutdown is improper. In this paper,taking an actual engineering as an example, characteristics and reasonsof the increase of resistance loss of membrane fine bubble diffuser were analyzed, and control measures were put forward, which could provide a certain reference for optimizing operation and reducing operation cost in other similar wastewater treatment plants.

intermittentoperating；membrane fine bubble diffuser；resistance loss；control measures

2016-03-15

王碩（1983-），男，工程師，碩士，河北保定人，2010年畢業(yè)于沈陽(yáng)建筑大學(xué)環(huán)境工程專業(yè)，研究方向：主要從事水處理理論與技術(shù)研究與設(shè)計(jì)工作

高雅玲（1984-），女，工程師，碩士，主要從事工業(yè)與民用建筑的給排水設(shè)計(jì)與研究工作。

X 703

A

1004-0935（2017）05-0502-03