0 引言
随着社会的发展, 可持续发展已经成为了人们日益关心和研究的问题。在城市发展过程中, 不可避免的会产生污水, 而做好污水处理工作对于城市的生活环境来说至关重要。本文将对城市污水处理厂的发展现状进行阐述, 对曝气技术的运用意义进行探讨, 通过分析曝气节能技术的试验和控制细节, 希望为曝气技术在污水处理中的发展提供帮助。
1 城市污水处理厂概述
城市污水处理厂属于能源密集型行业, 主要通过对污水的处理和再使用, 来解决我国水资源短缺和污染的矛盾。整个污水处理厂要消耗的能源较多, 影响能源消耗的主要因素包括:所要处理污水的质量、需要达到的处理等级、采用的处理方法等。城市污水处理厂在进行污水处理的时候, 要注重对能源的节省, 减低能源的消耗, 达到可持续发展的目的。
2 城市污水处理厂曝气技术概述
目前, 我国的城市污水处理厂的曝气技术要依靠鼓风曝气系统实现。鼓风曝气系统总体来说较为复杂, 组成的构件较多, 其工作原理为:首先, 空气要经由曝气通道进入到曝气器中, 在曝气器中, 空气会形成一些气泡。由于空气扩散设备产生的作用, 这些气泡的大小和形状都有不同, 而气泡大小的不同也决定了鼓风曝气系统的类型不同。这些气泡会在水中不断上升, 最终, 在浮出水面的刹那发生破裂, 而氧气则通过气泡上升的过程, 最终达到了进入污水的目的。气体在进入曝气器之前, 已经受到了加热处理。这种处理是通过通道内的接触和鼓风机在运行过程中进行压缩处理的结果。气体在曝气池内, 会接受降温处理, 从而受冷形成水珠, 这些水珠经由收集管道排除。
曝气器的分类主要有产生的气泡大小决定, 大气泡曝气器释放气泡的空洞较大, 而微气泡系统释放气泡的方式主要是通过多孔材料来进行释放。两者相比较, 大气泡曝气系统的优点是对于氧气的转移效果更好, 但由于通常都设置在曝气区下部的位置, 所以不容易进行清洗, 同时也很容易造成堵塞。而小气泡系统相比来说效率更高些, 这是由于微气泡对于微生物的破碎作用较小, 需要的空气量也不大, 清洗起来也要比大气泡曝气器的清洗更加容易, 但相对来说氧气的转移效率要低些, 同时对于材料和使用时间也有比较严格的要求。
3 城市污水处理厂曝气技术的试验和控制分析
3.1 曝气节能技术的应用原理
在曝气充氧过程中, 由于氧气和水的兼容性不好, 在氧气由气体形态转化为液体形态的过程中, 要冲破液膜的的阻力。氧气在液膜内传递的方程式为:
式中:KL为氧气的转移系数;t为曝气进行的时间;C5为在饱和的状态下氧气的溶解度;c为当时间为t的时候, 氧气的溶解度。在试验过程中, 为了保证试验过程的顺利进行, 通常还要加入一些硫酸钠, 硫酸钠可以与氧气产生化学反应, 从而减少氧气, 起到还原剂的作用。硫酸钠和氧气发生化学反应的公式为:
在进行曝气试验的时候, 首先, 要向曝气池中注入自来水, 曝气池的容积一般为24.0m3, 注入的水一般要灌满曝气池。接下来, 需要向水中投放相应的硫酸钠, 在投入硫酸钠之前, 要对水中氧气的溶解程度进行确认, 要在确保水中的氧气充分溶解之后, 按照1∶8的溶解氧和无水硫酸钠的比例进行投放, 考虑到客观因素, 一般在实际投的时候要按照所计算的比例多投放10%的剂量。在投放硫酸钠后, 为了使水中的氧气和硫酸钠充分发生反应, 需要进行人工的搅拌工作, 直到确认水中的亚硫酸根离子和氧气含量接近零为止, 这时需要再次对水中的氧气的溶解量进行确认。在确认水中的氧气浓度为0的时候, 要开始进行曝气工作。在进行曝气的时候, 要注意曝气时间和DO值, 每间隔一分钟, 就要更新一次DO值, 同时做好记录工作。曝气试验要一直持续到曝气池内的氧气不再溶解后才可以停止。在试验的时候, 要对相应的空气流量、温度等相关因素做好记录。
3.2 曝气量产生的影响
氧气在水中传播要遵循双膜理论。所谓的双膜理论指的是, 在气体和液体相接触的地方存在着液膜和气膜, 它们分别以层流状态存在。液相的主体传递方式是通过气体分子的扩散实现传播的, 在传播过程中, 气体分子通过液膜和气膜进行传输。为了增强推动效果, 在实际试验中, 一般可以选择增大通气流量来实现。
3.3 温度和曝气系统充氧的关系
水温的变化也可以对曝气系统产生影响, 具体来说当水温发生变化的时候, 水的物理性质也会发生改变, 从而氧气在水中的传播速度和溶解性能也会收到相应的影响。当水的温度减小的时候, 水中的粘度变大, 分子的活动能力减弱, 液膜厚度将会增大, 从而导致氧气的传播速度下降, 但此时相对应的是氧气的饱和溶解度会升高。所以氧气的饱和溶解度和氧气的传输速度之间呈现出负相关的关系。在进行试验的时候, 要注意这种负相关关系, 选择合适的温度区域确保试验的效果。
3.4 曝气系统的材质会影响充氧性能
上文我们已经分析了微气泡曝气器的运行效率较高, 但因为材料的限制, 微气泡曝气器也比较容易破损和堵塞。同时, 由于使用时间较长, 也极可能导致曝气系统的运转出现问题, 例如产生破碎、破裂的现象。这些问题给曝气系统的正常运转带来了非常不利的影响。在实际操作中, 技术人员要对相关的问题格外注意, 对相关现象进行进一步的研究, 确保曝气系统正常运转的同时保证企业的经济利益。
3.5 智能曝气系统概述
鼓风曝气系统可以对于污水进行有效处理, 同时能源消耗也有所降低, 但相对来说还有进一步改进的空间, 而智能曝气系统将会是未来曝气系统发展的方向。智能曝气系统的节能范畴较广, 其中涉及到了自我控制、流体力学等一系列的科学, 能够对曝气系统采取精确控制, 在确保节能效果的同时, 为系统的操作提供更多的运行方法, 是一种非常先进的污水处理系统。
4 结语
随着国家对环境保护的重视, 污水处理厂在城市发展中所起到的作用也越来越大。目前, 我国的污水处理系统得到了很大的发展, 在能源消耗方面有了明显的降低。在实际工作中, 科研技术人员要对污水处理中的曝气系统进行科学认识, 对曝气节能的技术原理, 运行机制和未来发展方向进行广泛研究, 注重污水的处理效果和减少能源的消耗, 加强污水处理系统的可操作性, 为我国污水处理工作的有效展开贡献力量。
摘要：在城市发展过程中, 不可避免的会产生污水, 而做好污水处理工作对于城市的生活环境来说至关重要。目前, 我国的污水处理系统得到了很大的发展, 在能源消耗方面有了明显的降低。在实际工作中, 科研技术人员要对污水处理中的曝气系统进行科学认识, 对曝气节能的技术原理, 运行机制和未来发展方向进行广泛研究, 注重污水的处理效果和减少能源的消耗, 加强污水处理系统的可操作性, 为我国污水处理工作的有效展开贡献力量。
关键词：城市污水处理厂,曝气节能,方法,技术解析
参考文献
[1] 单廷财.城市污水处理厂曝气节能方法与技术[J].甘肃农业, 2015, 14:57-58.
[2] 弋舒昱, 马晓力, 李少丛.城市污水处理厂节能技术研究进展[J].能源与环境, 2012, 01:37-38+49.
[3] 陈功, 周玲玲, 戴晓虎, 董滨.城市污水处理厂节能降耗途径[J].水处理技术, 2012, 04:12-15.