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什么是精準(zhǔn)曝氣？

2025-06-09 08:52

一、什么是精準(zhǔn)曝氣？

精準(zhǔn)曝氣是污水處理廠由早期粗放式人工控制方式向現(xiàn)代精細(xì)化自動(dòng)控制方式進(jìn)階的產(chǎn)物。

傳統(tǒng)活性污泥法已經(jīng)在世界范圍內(nèi)應(yīng)用數(shù)百年，多位國(guó)內(nèi)外權(quán)威專(zhuān)家多次提出并強(qiáng)調(diào)，需要深度挖掘百年活性污泥法工藝，實(shí)現(xiàn)生化處理工藝的最優(yōu)控制與高效運(yùn)行。

精準(zhǔn)曝氣的首要目標(biāo)是保障生化處理工藝穩(wěn)定運(yùn)行以及出水穩(wěn)定達(dá)標(biāo)，進(jìn)而達(dá)到鼓風(fēng)曝氣系統(tǒng)的節(jié)能降耗和污水處理廠的運(yùn)行成本降低。

國(guó)際上早已提倡污水處理廠自動(dòng)化和精細(xì)化管理與控制。精準(zhǔn)曝氣是污水廠實(shí)現(xiàn)精細(xì)化管理的有效工具，需要通過(guò)鼓風(fēng)機(jī)、曝氣設(shè)備以及精準(zhǔn)曝氣系統(tǒng)等各方的共同努力。

精準(zhǔn)曝氣系統(tǒng)可以使各種復(fù)雜的供氣方案得以實(shí)現(xiàn)，如間歇曝氣、微量曝氣、正常曝氣、溶解氧分布控制等；可以幫助污水處理廠實(shí)現(xiàn)工藝的精細(xì)調(diào)節(jié)，適應(yīng)各種工藝，并能夠隨著工藝變化而調(diào)整；還可以根據(jù)當(dāng)前需要的曝氣量，通知鼓風(fēng)機(jī)主控進(jìn)行風(fēng)量調(diào)節(jié)，防止發(fā)生喘震等異常情況，節(jié)約鼓風(fēng)機(jī)電耗。

二、為什么要實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)曝氣？

污水處理廠在生物處理過(guò)程當(dāng)中，如果曝氣量不足，會(huì)導(dǎo)致工藝運(yùn)行惡化，出水水質(zhì)排放超標(biāo)；如果曝氣量過(guò)多，會(huì)導(dǎo)致高能耗，造成污水處理廠運(yùn)行成本增加。因此，只有根據(jù)實(shí)際需求合理分配與精準(zhǔn)調(diào)節(jié)各區(qū)域的曝氣量，才能保證污水處理廠高效和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。

良好的污水處理工藝自動(dòng)控制系統(tǒng)，既能保障污水處理廠設(shè)備連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行，又可實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗，在工藝升級(jí)改造中得到關(guān)注和應(yīng)用。精準(zhǔn)曝氣控制系統(tǒng)是近年發(fā)展起來(lái)的一套較好控制鼓風(fēng)曝氣的節(jié)能技術(shù)。

我國(guó)污水處理廠的能耗主要是電耗，處理每噸污水耗電約0.2-0.3度，電費(fèi)約占污水處理成本的50%-70%。在我國(guó)污水處理廠建設(shè)基礎(chǔ)上，通過(guò)現(xiàn)有設(shè)施的優(yōu)化運(yùn)營(yíng)，存在提高出水水質(zhì)、降低能耗物耗的巨大空間。截至2019年6月底，全國(guó)設(shè)市城市累計(jì)建成城市污水處理廠5000多座(不含鄉(xiāng)鎮(zhèn)污水處理廠和工業(yè))，污水處理能力達(dá)2.1億立方米/日。

按我國(guó)污水處理廠每年處理500億噸污水來(lái)計(jì)算，如果能夠節(jié)省20%的能耗，這就能夠?yàn)閲?guó)家節(jié)約約30億度電。在目前國(guó)家大力提倡節(jié)能降耗的背景下，污水處理廠的節(jié)能降耗具有重大意義。

我國(guó)約有一半的污水處理廠采用氧化溝和AAO工藝，越來(lái)越多的AAO變形的工藝呈現(xiàn)上升的趨勢(shì)。鼓風(fēng)曝氣的能耗占污水廠總能耗的51%左右。因此，實(shí)現(xiàn)曝氣系統(tǒng)的節(jié)能運(yùn)行是污水廠節(jié)能的關(guān)鍵。

曝氣過(guò)量直接造成電能浪費(fèi)，并且溶解氧通過(guò)內(nèi)回流被帶到缺氧區(qū)影響反硝化的效果，溶解氧通過(guò)外回流被帶到厭氧區(qū)影響厭氧釋磷的過(guò)程。

曝氣量不足，影響生化池中微生物活性，可能影響出水水質(zhì)；還可能造成二沉池中發(fā)生反硝化，污泥上浮，影響出水。

精準(zhǔn)曝氣系統(tǒng)既能保障污水處理廠設(shè)備連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行，又可實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗。我公司將鼓風(fēng)機(jī)、曝氣器、電動(dòng)閥門(mén)、在線監(jiān)測(cè)儀表等國(guó)際頂尖設(shè)備與良好的自控系統(tǒng)完美結(jié)合，真正實(shí)現(xiàn)了整個(gè)系統(tǒng)的可靠穩(wěn)定運(yùn)行。

曝氣過(guò)程涉及兩個(gè)步驟:一是氧氣的擴(kuò)散和溶解。在鼓風(fēng)曝氣系統(tǒng)中主要體現(xiàn)為空氣從曝氣池底部的曝氣頭釋放后，空氣中的氧氣從氣相向液相中轉(zhuǎn)移。二是溶解氧的利用和消耗。這個(gè)過(guò)程綜合了好氧處理過(guò)程的有機(jī)碳去除過(guò)程、生物脫氮、生物除磷等，是由多個(gè)過(guò)程綜合作用的結(jié)果。

活性污泥法的曝氣過(guò)程是為去除有機(jī)碳、硝化、吸磷等過(guò)程提供適宜的溶解氧，以促進(jìn)三種生化反應(yīng)的正常進(jìn)行。曝氣流量控制的目標(biāo)就是是形成穩(wěn)定的溶解氧條件，為微生物生長(zhǎng)與污染物降解建立一個(gè)動(dòng)態(tài)平衡和可靠的生存環(huán)境。這一動(dòng)態(tài)平衡過(guò)程的實(shí)質(zhì)，就是使總氧轉(zhuǎn)移速率近似等于總耗氧速率。由于污水廠的進(jìn)水水質(zhì)和水量是變化的，在特定的時(shí)間段內(nèi)其耗氧量也是變化的，只有使該時(shí)段內(nèi)的供氧量和耗氧量相均衡，才能保證處理環(huán)境的穩(wěn)定，保證出水水質(zhì)。

三、精準(zhǔn)曝氣系統(tǒng)的組成

主要有以下6個(gè)設(shè)備組成：（1）鼓風(fēng)機(jī)、（2)閥門(mén)、（3)流量計(jì)、（4）曝氣盤(pán)/管、（5）DO等現(xiàn)場(chǎng)儀表、（6）精確曝氣控制柜.1、鼓風(fēng)機(jī)

鼓風(fēng)機(jī)是精確曝氣系統(tǒng)的氣源提供設(shè)備，負(fù)責(zé)提供適合的壓力和流量的壓縮空氣，是整個(gè)精確曝氣系統(tǒng)的關(guān)鍵設(shè)備，沒(méi)有穩(wěn)定的氣源，就沒(méi)有整個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定，更不用說(shuō)控制每個(gè)廊道的曝氣量和保持參數(shù)和工藝的穩(wěn)定，所以選擇適合曝氣系統(tǒng)的鼓風(fēng)機(jī)是實(shí)現(xiàn)精確曝氣系統(tǒng)的關(guān)鍵。

1、鼓風(fēng)機(jī)的控制模式

市場(chǎng)上大部分的鼓風(fēng)機(jī)調(diào)節(jié)方式分為調(diào)頻率、調(diào)風(fēng)量和調(diào)壓力三種模式。精確曝氣系統(tǒng)和調(diào)壓力模式的鼓風(fēng)機(jī)配合最為高效。推薦具有恒壓模式的鼓風(fēng)機(jī)作為精確曝氣系統(tǒng)的專(zhuān)用鼓風(fēng)機(jī)，以實(shí)現(xiàn)高效的控制。

2、鼓風(fēng)機(jī)的喘震風(fēng)險(xiǎn)

同時(shí)，在鼓風(fēng)機(jī)的選型時(shí)不僅要考慮到鼓風(fēng)機(jī)的控制方式，還要考慮到鼓風(fēng)機(jī)的氣量運(yùn)行范圍，由于水質(zhì)水量的變化，工藝需要的曝氣量時(shí)刻最變化，如果工藝需要的氣量小于鼓風(fēng)機(jī)能提供的最小氣量，鼓風(fēng)機(jī)就有可能發(fā)生喘震風(fēng)險(xiǎn)。比如說(shuō)，現(xiàn)在有兩臺(tái)恒壓控制模式的鼓風(fēng)機(jī)給工藝供氣，單臺(tái)鼓風(fēng)機(jī)的風(fēng)量范圍是6000---10000m3/h,現(xiàn)場(chǎng)兩臺(tái)鼓風(fēng)機(jī)聯(lián)動(dòng)運(yùn)行，如果工藝需要的需氣量是1100m3/h，則開(kāi)一臺(tái)鼓風(fēng)機(jī)風(fēng)量不夠，需要開(kāi)兩臺(tái)鼓風(fēng)機(jī)，但風(fēng)量太大，導(dǎo)致閥門(mén)處于最小閥位，整個(gè)曝氣系統(tǒng)的管路壓力越來(lái)越高，最終導(dǎo)致鼓風(fēng)機(jī)喘震。

避免鼓風(fēng)機(jī)喘震的方法有兩種。大小配方案：在選型的時(shí)候考慮到鼓風(fēng)機(jī)大小配，就是選一臺(tái)4000-8000m3/h的鼓風(fēng)機(jī)和一臺(tái)5000---10000m3/h的鼓風(fēng)機(jī)，則能實(shí)現(xiàn)4000---18000m3/h的連續(xù)流量供氣，避免了鼓風(fēng)機(jī)喘震的風(fēng)險(xiǎn)，大大調(diào)高了鼓風(fēng)機(jī)可調(diào)節(jié)風(fēng)量的區(qū)間范圍，很好的解決了喘震的風(fēng)險(xiǎn)。如果是新項(xiàng)目，推薦鼓風(fēng)機(jī)大小配方案。如果是改造的項(xiàng)目，推薦最小氣量法方案。可酌情選擇。2、閥門(mén)閥門(mén)是整個(gè)曝氣系統(tǒng)的主控設(shè)備。系統(tǒng)根據(jù)設(shè)定的參數(shù)，通過(guò)調(diào)節(jié)閥門(mén)的開(kāi)度，來(lái)調(diào)節(jié)管路的流量，從而達(dá)到調(diào)節(jié)工藝參數(shù)的目的。這就對(duì)閥門(mén)的要求比較高，其工作特性曲線的選型也很重要。最好能選擇線性度良好的調(diào)節(jié)閥，如棱形閥等，同時(shí)還要考慮到閥門(mén)的變徑尺寸、壓力損失等因素。有些廠家用蝶閥來(lái)代替調(diào)節(jié)閥，由于其閥門(mén)調(diào)節(jié)曲線的限制，壓損高，調(diào)節(jié)線性度不好，效果非常不好。

3、流量計(jì)

流量計(jì)用來(lái)測(cè)量管路的流量，是整個(gè)曝氣系統(tǒng)的測(cè)量設(shè)備，流量計(jì)要選擇質(zhì)量流量計(jì)，其不受溫度、壓力的影響。選擇精度高、重復(fù)性好的流量計(jì)。同時(shí)還要考慮到流量計(jì)和閥門(mén)的安裝要求。流量計(jì)的安裝有其特殊的要求，如直管段和縮擴(kuò)徑等和流量計(jì)的距離，閥門(mén)和流量計(jì)的距離，以及彎頭等對(duì)流量計(jì)的測(cè)量影響。

4、DO現(xiàn)場(chǎng)工藝儀表

現(xiàn)場(chǎng)儀表主要包括DO儀表，氨氮儀表，PH值儀表等，市場(chǎng)上有很多品牌的儀表都能滿足要求。主要考慮到平時(shí)維護(hù)的方便，因?yàn)榇蟛糠值膬x表都需要定期維護(hù)和校準(zhǔn)，對(duì)污水處理廠的運(yùn)行人員要求較高。如果現(xiàn)場(chǎng)儀表不能準(zhǔn)確的測(cè)量工藝值（如儀表傳感器堵住等），則整個(gè)精確曝氣系統(tǒng)便會(huì)朝著錯(cuò)誤的方向控制，影響出水的水質(zhì)。

5、曝氣盤(pán)/管

曝氣盤(pán)/管主要是安裝要合格，不能有漏氣和安裝水平問(wèn)題。需要嚴(yán)格按照安裝工藝來(lái)進(jìn)行，防止漏氣發(fā)生，且要做水平測(cè)試，以保證氣量的分配均勻。

6、精準(zhǔn)曝氣系統(tǒng)控制柜

可以把精確曝氣系統(tǒng)比作一個(gè)很有經(jīng)驗(yàn)的工藝人員，如果說(shuō)鼓風(fēng)機(jī)是心臟，閥門(mén)、流量計(jì)和DO等儀表是手足的話，那么精確曝氣系統(tǒng)控制柜就是大腦，其控制的精確度直接影響系統(tǒng)的精確度，影響出水水質(zhì)的穩(wěn)定度。

四、理想中的精準(zhǔn)曝氣系統(tǒng)

理想的精準(zhǔn)曝氣系統(tǒng)應(yīng)該考慮到閥門(mén)、流量計(jì)、DO儀表、鼓風(fēng)機(jī)等設(shè)備的影響，并能適應(yīng)這些設(shè)備的工作特性，要能有針對(duì)不同工藝負(fù)載的參數(shù)設(shè)置，同是還要有緊急情況下的控制方式和報(bào)警輸出（如DO儀表壞，鼓風(fēng)機(jī)喘震等不利因素）

市場(chǎng)上有很多做精準(zhǔn)曝氣系統(tǒng)的廠家，其控制也不一樣，但總的來(lái)說(shuō)，一個(gè)完美的精確曝氣系統(tǒng)，應(yīng)該有以下特點(diǎn)：

1、適應(yīng)性：

理想的精準(zhǔn)曝氣系統(tǒng)應(yīng)該能適應(yīng)不同的水質(zhì)要求，同時(shí)還能適應(yīng)各個(gè)配套的工藝設(shè)備。對(duì)于其他的設(shè)備（如鼓風(fēng)機(jī)）能很好的適應(yīng)其控制方式，如流量和壓力控制模式都可。

2、獨(dú)立性：

理想的精準(zhǔn)曝氣系統(tǒng)應(yīng)該具有獨(dú)立的控制能力，只需要將系統(tǒng)置于自動(dòng)模式，系統(tǒng)便可按照設(shè)定的工藝參數(shù)運(yùn)行，不受其他如通訊斷路的干擾。且在緊急情況下有替代的控制方式和報(bào)警輸出等，以保證參數(shù)穩(wěn)定。

3、參數(shù)可選性：

理想的精準(zhǔn)曝氣系統(tǒng)的參數(shù)應(yīng)該具有可選性，如可以設(shè)定控制模式（流量控制，閥位控制，DO控制等），控制地點(diǎn)（遠(yuǎn)程/本地），控制參數(shù)等。

4、細(xì)化性：

理想的精準(zhǔn)曝氣系統(tǒng)應(yīng)該細(xì)化控制區(qū)間，因?yàn)椴煌拈y門(mén)和流量計(jì)曲線不一樣，可以將不同的閥門(mén)和流量計(jì)的參數(shù)導(dǎo)入到精準(zhǔn)曝氣系統(tǒng)中，即使是蝶閥，也能達(dá)到較好的效果。

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