關(guān)于盤式剛玉微孔曝氣器離線維護(hù)方式的探討

文_徐學(xué)軍 鄧強(qiáng) 黎萬(wàn)全 中國(guó)電建集團(tuán)成都勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限公司

污水處理廠經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行后，其微孔曝氣器的充氧性能會(huì)出現(xiàn)下降。而受處理污水中的鈣離子、鐵離子等金屬化合物及微生物附著，氣體中粒物、粉塵的影響，曝氣器的微孔很容易發(fā)生氣孔堵塞，從而降低了氧利用率和充氧的攪拌強(qiáng)度，造成鼓風(fēng)機(jī)工作壓力增大、能耗增高、污水處理能力下降等弊端，嚴(yán)重時(shí)會(huì)導(dǎo)致處理水質(zhì)超標(biāo)。

本文主要研究以盤式剛玉微孔曝氣器為對(duì)象，設(shè)計(jì)一套鋼結(jié)構(gòu)材質(zhì)的離線酸洗裝置，測(cè)定在實(shí)驗(yàn)條件下的離線酸洗效果，為后續(xù)指導(dǎo)污水處理廠低成本、批量式、高效率離線維護(hù)盤式剛玉微孔曝氣器提供參考。

1 污水處理廠基本情況

四川省某污水處理廠于2007年建成投運(yùn)，時(shí)至今日已連續(xù)正常穩(wěn)定運(yùn)行10余年。該廠采用“曝氣沉砂池+水解酸化+CASS池+纖維濾池”的二級(jí)生物脫氮除磷工藝，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)》（GB/18918-2002）中的一級(jí)B標(biāo)準(zhǔn)。2019年底，該污水處理廠將完成提標(biāo)升級(jí)，出水水質(zhì)達(dá)到《四川省岷江、沱江流域水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（DB51/2311-2016）中的“城鎮(zhèn)污水處理廠”排放限值。

該污水處理廠運(yùn)行期間，受曝氣器微孔堵塞的影響，曝氣池的鼓風(fēng)機(jī)運(yùn)行時(shí)喘振頻發(fā)，工作壓力持續(xù)增加，曝氣池溶解氧長(zhǎng)期不足或偏低，影響水質(zhì)處理效果。

2 盤式剛玉曝氣器性能參數(shù)

單組CASS池共有1980個(gè)盤式剛玉微孔曝氣器，采用底部安裝方式。盤式剛玉微孔曝氣器采用56/60碼剛玉砂高溫?zé)贫?，盤面直徑φ178mm，通氣量1～3.5m3/h/個(gè)，氧利用率≥35%，空氣流量2～3m3/h，盤面孔徑為100～150μm，確保產(chǎn)生的氣泡直徑在1～3mm。

3 曝氣器維護(hù)方式

根據(jù)《城市污水處理廠運(yùn)行控制與維護(hù)管理》介紹，可以將維護(hù)、清洗剛玉微孔曝氣器的方式歸納為2種方法。一種是在線維護(hù)、清洗方式，即不拆曝氣器也不停止運(yùn)行進(jìn)行清洗；另一種是離線維護(hù)、清洗方式，即在清洗車間內(nèi)清洗或不拆曝氣器但需停止運(yùn)行。

在線維護(hù)、清洗方式是一種比較理想的維護(hù)、清洗方式。但由于在線酸洗效果受較多因素影響，不易固化，曝氣池中每個(gè)曝氣模塊的酸洗效果容易出現(xiàn)差異化、不均衡。該方式適用于堵塞不嚴(yán)重、維護(hù)量小及定期維護(hù)等情況，對(duì)于長(zhǎng)期運(yùn)行且堵塞嚴(yán)重的情況則略不適宜。

離線維護(hù)、清洗方式包括回爐火化、酸（清洗劑）介質(zhì)高壓沖洗等，適用于批量維護(hù)，維護(hù)費(fèi)用很高，一次性維護(hù)時(shí)間較長(zhǎng)，但清洗徹底、堵塞去除率高，清洗完就可以再次利用。

4 離線酸洗方案設(shè)計(jì)

4.1 離線酸洗的實(shí)驗(yàn)器材和裝置

4.1.1 主要設(shè)備與儀器

剛玉微孔曝氣器（φ178mm）；空壓機(jī)（型號(hào)W-0.53/12.5，氣量0.53m3/min）；便攜式溶氧儀1臺(tái)（規(guī)格型號(hào)：YSI 556）；轉(zhuǎn)子流量計(jì)（量程10.0m3/h，精度±2%）；壓力表（精度±2%）；水溫計(jì)（精度±0.1℃）。

4.1.2 實(shí)驗(yàn)離線酸洗裝置

離線酸洗裝置采用不銹鋼鋼材焊制而成（1800mm×1000mm×500mm），箱體裝配氣管、壓力表、閥門、轉(zhuǎn)子流量計(jì)及空壓機(jī)氣管接頭等附屬件。

離線酸洗裝置分為3格，第1格為曝氣器檢測(cè)區(qū)，底部預(yù)留一格曝氣器的安裝位置，用于檢測(cè)曝氣器的曝氣效果和溶解氧測(cè)定。第2格、第3格為曝氣器酸洗區(qū)，每格設(shè)有10根不銹鋼氣管（φ10mm），氣管高為500mm/根。每根氣管在距離底板10mm處開對(duì)孔（φ2mm），再由下至上每間隔35.87mm處依次開對(duì)孔（φ2mm），每根氣管開對(duì)孔共10組。

因?yàn)槠貧馄鞯谋P面厚度是32mm，依照對(duì)孔的開設(shè)間距，可將10個(gè)曝氣器依次重疊串放在同一根氣管上，通過(guò)連接的氣管對(duì)箱體內(nèi)的甲酸進(jìn)行曝氣，用“甲酸+曝氣”的方式對(duì)每個(gè)曝氣器的表面和內(nèi)部進(jìn)行清洗。每格每次能酸洗100個(gè)剛玉微孔曝氣器，可在第2格和第3格之間進(jìn)行輪換。當(dāng)上一個(gè)格清洗完成后，把甲酸放至另一格進(jìn)行清洗，以此輪換清洗，達(dá)到不間斷清洗的目的，從而提高清洗效率。

4.2 批量連續(xù)離線酸洗的流程和方法

該污水處理廠選用棕剛玉微孔曝氣器，隨著污水處理廠運(yùn)行時(shí)間的不斷延長(zhǎng)，曝氣系統(tǒng)的背壓逐漸上升，峰值背壓可超0.075MPa。為解決該問(wèn)題，污水處理嘗試多次在線維護(hù)、清洗，雖然在線維護(hù)能夠在一定程度上緩解曝氣器上的堵塞問(wèn)題，但由于該廠運(yùn)行時(shí)間較長(zhǎng)、曝氣器堵塞嚴(yán)重、曝氣支管破損、氣管內(nèi)有冷凝水等諸多問(wèn)題的影響，導(dǎo)致每次在線維護(hù)完的2～3個(gè)月后，曝氣系統(tǒng)的背壓又會(huì)逐漸上升，曝氣器的曝氣效果逐漸變差，無(wú)法維持。為提高酸洗的成效，穩(wěn)定酸洗后曝氣器的曝氣效果，我們以一座CASS池做實(shí)驗(yàn)，拆除了部分曝氣器進(jìn)行離線維護(hù)、清洗。

將表面沖洗干凈的曝氣器以10個(gè)/組串放在離線酸洗裝置的第2格酸洗區(qū)中，每批次可放100個(gè)曝氣器；將配制好濃度為88%的甲酸液注入；開啟空壓機(jī)供氣，進(jìn)行“曝氣+酸洗”；連續(xù)酸洗一定時(shí)間后，取出曝氣器放置第3格，注入清水浸泡脫酸；將酸洗完畢的曝氣器安裝在第1格檢測(cè)區(qū)，進(jìn)行酸洗效果檢測(cè)，測(cè)量溶解氧值。在進(jìn)行清水浸泡脫酸時(shí)，可同步在酸洗區(qū)放入下一批次需酸洗的曝氣器，按該方法依次逐批量離線維護(hù)、清洗。

4.3 注意事項(xiàng)

在進(jìn)行離線維護(hù)、清洗時(shí)，需注意以下幾點(diǎn)：

①甲酸濃度88%是一個(gè)經(jīng)驗(yàn)值，通過(guò)該廠實(shí)驗(yàn)室小試和歷年在線酸洗維護(hù)經(jīng)驗(yàn)而得。

②曝氣量的大小控制、酸洗的時(shí)長(zhǎng)控制會(huì)曝氣器的微孔、曝氣器的酸洗效果產(chǎn)生影響。

③“曝氣+酸洗”時(shí)，甲酸霧化、揮發(fā)現(xiàn)象較明顯，操作時(shí)需做好相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)防護(hù)。

5 實(shí)驗(yàn)實(shí)施和數(shù)據(jù)

為評(píng)價(jià)該離線維護(hù)、清洗方式的效果，在檢測(cè)區(qū)氣管進(jìn)氣量恒定（2.8m3/h）的情況下對(duì)新剛玉微孔曝氣器、酸洗前、不同酸洗時(shí)長(zhǎng)下的單個(gè)剛玉微孔曝氣器進(jìn)行曝氣實(shí)驗(yàn)，曝氣總時(shí)長(zhǎng)40min，對(duì)三者之間的曝氣效果進(jìn)行對(duì)照（以溶解氧、壓力做對(duì)照）。如表1所示。

表1 不同酸洗時(shí)長(zhǎng)下的DO實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)

從表1可以看出，與酸洗前比較，離線酸洗后的效果十分明顯。酸洗2h左右的剛玉微孔曝氣器，其曝氣時(shí)的溶解氧已有效果呈現(xiàn)，但與新曝氣器比較，其檢測(cè)的溶解氧未達(dá)到預(yù)期；酸洗4h、6h、8h的剛玉曝氣器，其曝氣時(shí)的溶解氧已接近新曝氣器的效果，基本達(dá)到預(yù)期。

通過(guò)自制離線酸洗裝置，采用4h的最佳酸洗時(shí)長(zhǎng)，該污水處理廠完成了單組CASS池內(nèi)全部剛玉微孔曝氣器的離線維護(hù)工作。本組CASS池好氧區(qū)的溶解氧從酸洗前的0.7mg/L左右恢復(fù)至3.3mg/L左右。通過(guò)比照，本組CASS池好氧區(qū)的溶解氧基本能夠達(dá)到初期運(yùn)行時(shí)的3.5mg/L，有效提高了曝氣系統(tǒng)的曝氣效果，大大提高了舊剛玉微孔曝氣器的重復(fù)使用率，延長(zhǎng)了其使用壽命。

6 結(jié)語(yǔ)

以濃度88%的甲酸浸泡并輔助曝氣沖洗，對(duì)甲酸和剛玉微孔曝氣器內(nèi)、外表面進(jìn)行擾流浸泡，不僅能清除曝氣器表面的結(jié)垢，更可以有效地分解滲透進(jìn)微孔里面的污泥和堵塞物，通過(guò)數(shù)小時(shí)的酸洗，其充氧性能基本達(dá)到新曝氣器的水平。

通過(guò)試驗(yàn)和生產(chǎn)實(shí)踐證明，采用以濃度88%的甲酸浸泡并輔以曝氣沖洗能夠有效解決剛玉微孔曝氣器的堵塞問(wèn)題，使其實(shí)際使用壽命得以延長(zhǎng)，也達(dá)到了預(yù)期重復(fù)利用、節(jié)約運(yùn)行成本的目的。

采用自制離線酸洗裝置和酸洗參數(shù)，以濃度88%的甲酸浸泡并輔助曝氣沖洗，最佳的離線酸洗時(shí)長(zhǎng)為4h左右。