曝气器在污水处理中运行周期短的原因分析及对策

气，自投用以来曝气器平稳运行周期为 ２～３ 个月。为了保证煤制烯烃污水得到科学的处理，在一个生
产周期内（１～２ 年）能平稳达标排放，对曝气器运行周期短的问题进行了分析，并制定了相应对策。
关键词： 曝气器 曝气膜 溶解氧
中图分类号：Ｘ７０
文献标识码：Ａ
文章编号：１６７４－ ８４９２（２０１４）０１－ ０６９－ ０４
在生产运行过程中，随着时间的推移，O 池出现 曝气不均匀、第三廊道几乎无曝气的现象，从现象上 分析供气通道不畅通，经排查确认是曝气膜片阻力增 大（见图 1、图 2）。
图 １ 结垢的曝气器
曝气膜片阻力增大的主要原因：①曝气风中带有 颗粒堵塞微孔，曝气膜片的微孔是 1.5mm 的窄缝；空 气在进入曝气风机前先进行 2 级过滤，一级是进风通 道上的 F100 型自动控制的卷帘过滤器，根据卷帘内 外的压力差，实现自动卷帘过滤的作用，二级是风机 入口的 DN600、5μm 入口消音过滤器，从根本上解决 了风中带有能堵塞曝气膜片 1.5mm 窄缝的颗粒问 题。②膜片上由于水质的原因而附有不易脱落的附着 物将微孔堵塞。2011 年 7 月停工检修，发现 O 池曝气 管上附着一层白色硬垢物，堵塞了曝气管上的微孔，
移动式悬挂链曝气器：曝气器由在水面上漂浮的 布气管牵引，悬挂在池中曝气器与布气管间用软管连 接。在向曝气器通气时，单个曝气器由于受力不均，在 水中产生运动，当曝气器偏离浮管垂直轴时，气泡升 到水面并在浮筒一侧爆裂，从而对浮管产生反向推 力，推动浮管运动，浮管的运动反过来带动曝气器运 动，在曝气情况下运动持续不断。这种运动从机理上 弥补了传统固定式曝气装置的两点先天不足：
３ 延长曝气器运行周期的对策
３．１ 控制 Ｏ 池污水温度 由于曝气风机出口温度为 100℃左右，对 O 池污
水有加热作用，可采取降低曝气风的温度来降低污水 温度，措施为：①在离心风机房增加 3 台 10000m3/h 的通风机和一台 SGY-400 型高压喷雾加湿器，来降 低曝气风机房的室温，同时在每台曝气风机出口处安
固定旋流式曝气器:属于水力剪切型曝气器，其利 用气提原理，将曝气器至于混合液中，在筒内曝气，使 筒内外产生密度差，形成水的提升和搅拌；混合液在 筒内、外循环流动，气液上升过程中，被筒体内部第一 切割器、第二切割器的层层分割，气泡被切割为小气 泡，且与周围的泥水混合物充分混合，增加了氧气的传 质速率和氧利用率结构,曝气器筒体属于大孔通道,再 配合旋混结构，阻力小，不易堵塞等特点。
射流器采用文丘里喷嘴,水泵出水通过射流器的 喷嘴，随着喷嘴直径变小，液体以极高的速度从喷嘴 喷射出来，高速流动的液体穿过吸气室进入喉管，在 喉管形成局部真空,通过导气管吸入（或压入）的大量 空气进入喉管后, 在喷水压力的作用下被分割成大 量微小的气泡，与水形成混合体。气液混合体通过扩 散管向外排出，其速度减慢，压力增强,形成强力喷射 流,对废水搅拌充氧。气泡经多次切割,喷射扰动后， 变成无数的细小气泡，其表面积很大，使空气中的氧 更易快速溶解于水中。由于气泡直径小，上升速度缓 慢，从而延长了大气中氧气溶解于水的时间，促使废 水和氧气充分混合接触。 ３．２．１．２ 机械曝气
第 １２ 卷 第 １ 期 第ＶＯ1Ｌ期．１２ ＮＯ．１
2014 年 1 月 Janua·ry.201·4
曝气器在污水处理中运行周期短的原因分析及对策
பைடு நூலகம்
刘强
（中国神华煤制油化工有限公司包头煤化工分公司，内蒙古 包头，０１４０１０）
摘 要： 国内煤化工产业中煤制烯烃项目污水处理中 Ｏ 池曝气系统原设计是固定式底部微孔曝
１ 引言
２ 曝气器运行周期短的原因分析
国内煤制烯烃项目中污水主要来源为气化、净 化、甲醇制烯烃等装置的生产污水。原设计净化装置 来 的 污 水 CODcr 平 均 为 1500mg/L、BOD5 平 均 为 770mg/L，气化装置来的污水氨氮平均为 250mg/l。由 于气化、净化的进水水质 CODcr、BOD5、NH3-N 均 较高，为了 达到 《污水综 合排放 标 准》（GB8978 1996） 一 级 标 准 水 质 指 标 CODcr《60mg/l、BOD5 《20mg/l、NH3-N《15mg/l，采用了“预处理+A/O（前置 反 硝 化）+ 曝 气 生 物 滤 池（BAF）”处 理 工 艺 去 除 碳 源 污染物（BOD、COD 等）和高于微生物代谢过程中所 需要的氨氮。
图 ３ 悬挂链曝气器工作
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刘 强：曝气器在污水处理中运行周期短的原因分析及对策
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安装悬挂链曝气器前后水质水量变化参数表
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装一台 3000m3/h 的通风机，直接降低曝气风出口温 度。②在工业风系统管网中接出一条管线供曝气系统 使用，由于系统管网的工业风温是常温，可起到降低 污水温度的作用，但由于压力不易控制，操作上有一 定的难度。 ３．２ 更换曝气器的型式 ３．２．１ 曝气方式
目前国内广泛使用的活性污泥曝气方法有鼓风 曝气、机械曝气、射流曝气等方式。 ３．２．１．１ 射流曝气
在 2011 年 4 月运行时，一座 O 池的曝气只需一 台风机供风就能满足污水处理对溶解氧的需求。生产 运行两个月后，即 2011 年 6 月，2 台风机同时运行， 风量设定为 4900m3/h，功率为 120kW，电流为 130A， 均在额定值范围内运行，为提高溶解氧，有时甚至启 动 3 台风机，均在高负荷临界状态下运行，有时甚至 超负荷运行，风机出口压力高时可达 0.082MPa。但 O 池中的溶解氧 DO 仍持续偏低，第一廊道的溶解氧降 到 2mg/L 以下。从风机的运行参数及状态上分析，风 机的供风量是充足的但供风阻力增大。 ２．３．２ 氧的利用率降低
曝 气 O 池 中 废 水 的 工 作 温 度 设 计 是 15℃ ～ 30℃，为了保证冬季时达到该工作温度，在 O 池中 设有加热系统。在实际生产运行中，气化、净化的来 水水温在冬季为 40℃左右, 夏季温度更高一些，冬 季备用的加热系统不投用的情况下已经超出了设 计温度参数。
曝气风机出口温度为 100℃～110℃, 在曝气过程 中对 O 池中的废水有加热的作用。
煤制烯烃项目污水处理系统设有 2 个半地下混 凝土结构的 O 池，每个外型尺寸 LBH=37.3x45x7.2m， 有效水深 6.1m，单池有效容积 10000m3，停留时间 50h，每个 O 池分为 3 个廊道，在最后一个廊道的出
作者简介：刘强（１９６６－），工程师，１９８９ 年毕业于大庆石油学院，现任职于中国神华煤制油化工有限公司包头煤化工分公司机电仪中心。 Tel：０４７２－ ５３３２０６４，Ｅ－ ｍａｉｌ：ｄｑｌｑ０４５９０３３０＠１６３．ｃｏｍ
（1）固定式曝气装置顶部至水面的水域始终处于 过饱和充氧状态，而其他水域则处于不饱和充氧状 态，氧浓度梯度分布不均匀。
（2）固定式曝气装置气泡在水中有规律的运动， 使整个构筑物产生若干个紊流区域，这些紊流区域反 过来又促使气泡在水中的运动速度加快、气泡停留时 间减少。 ３．２．２ 曝气器型式的选择
通过对上述曝气器运行特点的分析，能够延长曝 气器运行周期（见图 3），在短期内提高 O 池溶解氧的 是移运式悬挂链微孔曝气器，此曝气系统没有水下固 定部件，清理曝气膜片上的垢不用排净池中的水、不 用停止供气，可直接将曝气器从水中提出修理，不影 响整个污水处理系统的运行。在原有固定微孔曝气器 的基础上增加悬挂链曝气器，每个廊道距水面 5.7m
曝气器可以起到快速变换双膜界面的作用，能减 少气泡的大小，增加气泡的数量，提高液体的紊流程 度，为活性污泥微生物提供所需的溶解氧，以保障微 生物代谢过程的需氧量，同时还起到混合和搅拌的作 用，曝气可使曝气池中的污泥处于悬浮状态，使污水 中的有机物、活性污泥和溶解氧三者均匀混合，提高 活性污泥的降解效率。 ２．２ 污水 Ｏ 池的工艺设计
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刘 强：曝气器在污水处理中运行周期短的原因分析及对策
第1期
水端设溢流堰，出水进硝化液回流池。同时设有 5 台 离心风机向 O 池供气，4 用 1 备，每台供气量 5400m3/ h，出口风压 0.072MPa，从风机房引出两根风线向 2 个 O 池供气，每个 O 池均设 24 组环状供气管，每个 环状供气管上设置 60 套硅胶膜片的曝气器(￠65mm， 长 1000mm)，2 个 O 池共有 2880 套。 ２．３ 污水出水水质超标的原因分析 ２．３．１ 曝气风机的供风量不足
2011 年 7 月停工检修期间，对 O 池 2 个系列 6 个廊道 2880 根曝气膜进行了更换，对 O 池进行了清 洗。8 月中旬检修结束，O 池投用，O 池曝气均匀，溶 解氧 DO 充足，到 2011 年 10 中旬又出现 O 池曝气不 均匀，溶解氧 DO 持续偏低，出水水质超标现象。
为了保证污水装置的平稳运行，通过对 O 池曝气 不均、DO 持续偏低、出水水质超标的问题进行了深入的 分析、讨论，找出措施，解决曝气器运行周期短的问题。
自2011 年 4 月中旬煤制烯烃污水处理系统 O 池 曝气器投用至 2011 年 7 月初，O 池出现曝气不均匀， 溶解氧 DO 持续偏低，O 池 2 个系列的第 3 廊道几乎 无曝气，出水水质超标等现象。2011 年 7 月上旬停工 检修时，发现 O 池曝气膜上附着一层不易掉落的白色 硬垢物，经分析确认硬垢物主要成份是碳酸钙。
利用安装在水面上、下的叶轮高速转动，剧烈搅 动水面，产生水跃，液面与空气接触表面不断更新，使 空气中氧转移到混合液中。 ３．２．１．３ 鼓风曝气
将空压机送出的压缩空气通过一系列管道系统 送到安装在曝气池底的空气扩散装置，以微小气泡形 式逸出，转移到混合液中，同时对混合液搅拌、混合。
从溶解氧的利用率、污水的处理量等因素上分 析，最适合煤制烯烃污水处理方式的是鼓风曝气。
鼓风曝气又分为固定微孔式曝气、固定旋流式曝 气、移动式悬挂链曝气等方式。
固定式底部微孔曝气器：由曝气支撑管、橡胶膜 片、卡箍、可调整支座组成，膜片上布满微细的小孔， 曝气器在充氧曝气时，布气膜片上的微孔在气体的作 用下能自行鼓胀且微孔张开，以确保气体从微孔通 过，当静止状态，布气膜片上的微孔呈封闭状态，当管 道系统停止供气时阻止混合液进入布气支管。主要特 点是产生的微小气泡，气、液接触面大，氧利用率高， 缺点是气压损失较大，易堵塞。