曝气系统设计与运行中节能问题的探讨.pdf

关于鼓风曝气系统设计与运行中节能问题的探讨型堕垒竺!堂!型坚竺堕型!型逛!!墅!!i竺!堡墅!!型墅坠!里!些竺曼竺竺!!前景与研究目的2影响鼓风曝气系统能耗的因素水污染治理节能技术交流展示会陈王勇军2平1，系统，其需氧量@)是确定的值，也是鼓风机风量(Q)1曝气设备是活性污泥及生物接触氧化等污水好氧生物处理系统至关重要的设备之一，曝气设备的能耗在污水处理厂的运转费用中占有很大的比重，城市污水处理厂总运行费的40％以上用于能耗，其中50％以上是曝气设备的电耗llJ，而高浓度工业有机废水处理厂的能耗所占比重更大，如某大型制药厂的污水处理费用中能耗占到64％，其中曝气设备电耗高达65％，因此节约曝气设备的能耗对于降低污水处理成本具有十分重要的意义。在工程设计中，特别是高浓度有机工业废水处理设施的设计中，曝气系统设计的盲目性很大，有的参照城市污水处理厂设计，有的凭经验设计，缺乏系统的理论概括，造成设备浪费，运行费用偏高，因此从节能的角度对曝气系统设计进行系统分析，对于指导曝气系统的设计和运行，节省能源，降低费用是十分有益的。鼓风曝气系统的能耗最终体现在鼓风机的电耗上，鼓风机的功率(N)由风量(Q)、风压(P)、绝对气温(K)、空气密度(p)和总绝热效率(rt)等因素决定，其中Q和P由系统工况决定，是系统能耗的决定性因素；K和p由环境因素决定，环境条件变化大时也是影响曝气系统能耗的重要因素：1"1主要由鼓风机设备本身决定。对于给定水量、水质和工艺处理要求的污水处理的决定因素，但二者之间的数量关系受到众多因素的影响，主要影响因素有曝气设备的氧转移效率(EA)、水质(Q和13)、水温(T)、氧饱和度(Cs)、混合液溶解氧浓度(CL)、水深(H)等。系统的风压主要取决于曝气设备上部水深(H)和系统阻力，其中H是决定因素，取决于曝气池水深，设计时具有一定的随意性：对于微孔曝气设备，系统阻力对风压的贡献也很重要的。(1．华北制药股份有限公司环保处，2华北制药集团环境保护研究所)摘要：讨论了影响鼓风曝气系统电能消耗的各种因素，指出曝气器上部水深、曝气器动力效率、混合液溶氧浓度和空气温湿度是影响曝气系统电能消耗的主要因素，鼓风机变速调节是降低鼓风曝气系统电能消耗的有效手段．关键词：鼓风曝气；节能星1．24调速；＼图IR0／R与EA关系图1．271．26筮I．251．231．22O．10．15o．2EA0．05o．25o．3r
孽1．00延长气液接触时间，提高氧转移效率(EA)，进而减少供风量(Q)，降低鼓风机功率㈣：但是鼓3各种影响因素与鼓风机功率的关系3．1鼓风机功率(N)与氧转移效率(o的关系3．2鼓风机功率(N)与曝气设备上部水深(H)的关系氧量限)和标准供氧量(凡)相等，Q=Ro／0．3EA=R／0．3EA，在给定的工艺条件下，R是常数，风量与图中曲线说明标准供氧量随氧转移效率的增大而增大，这与上面提到的E^对Q的影响是反方向曝气器的EA值是鼓风曝气系统风量(Q)设计主要基础参数之一，在标准状态脱氧清水中，需氧转移效率成反比，Q／EA=R／0．3，氧转移效率增加一倍，风量减少一半，说明氧转移效率对鼓风机风量影响巨大。但在实际应用中，需氧量(R)和标准供氧量(粕)不相等，R与凡之间的关系受众多因素影响，其中EA也是因素之一，假设计算水温为20℃、大气压为1．013X105Pa，曝气器上水深为4m，混合液溶解氧浓度为2．0mg／L，忽略水质影响，则Ro／R-11I(E^)，其关系曲线见图l。的，即E^增大使‰增大，进而增大了风量Q，但两个方向的影响是不对称的，E^对Ro的影响很小，E^从0．05增长到O．3，而‰／R仅从1．23增加到1．26，其增加值可以忽略，因此，E^对风量的影响主要体现在Q／EA--R／0．3中，即增大EA可以大幅度减小供气但是，目前广泛应用的曝气器的EA值与其风压损失(阻力)都是相关的，一般情况下，EA值越高，其阻力越大，要求的风压(P)越大，在相同风量条件下，鼓风机消耗的功率(N)越高，这种影响是显著的，下文详细讨论。曝气器EA值的提高降低Q的同时却提高了P，N值的变化不能确定，所以EA值不能作为节能设计的依据，而曝气设备的动力效率(EP)是在一定条件下消耗单位电能转移到水中氧的量，是曝气设备唯一的效能指标IZJ，虽然不能单独根据EP进行曝气系统设计，但是可以作为初选曝气设备的参考数据和系统校核指标。在工程设计中，应当综合考虑具体情况选择不同的曝气设备计算其系统功率，比较选优。曝气设备上部水深(H)对鼓风机功率(N)的影响表现在其对供风量(Q)和鼓风机风压(P)的影响。随H增加氧的平均饱和度(Csm)增加，氧的传质效率提高，需要的标准供氧量减少，同时，风机的设计风压(P)主要消耗在克服水的静压上，随H的增加，P增大，