污水生化处理节能曝气研究

第３４卷第５期　２　０　０　８年２月　山　西　建　筑　

ＳＨＡＮＸＩ　ＡＲＣＨＩＴＥＣＴＵＲＥ　Ｖｏ１．３４　Ｎｏ．５　

Ｆｅｂ　２００８　・２１３・　

・水・暖・电・气・　文章编号：１００９　６８２５（２００８）０５—０２１３—０２　

污水生化处理节能曝气研究　

曹国凭杨　永　摘要：详细地介绍了曝气理论及膜的曝气原理，深入探讨了与膜曝气有关的膜的概念，通过污水生化处理节能曝气工　艺的实验，对污水生化处理节能曝气进行了研究，以解决目前污水处理工艺的高耗能问题。　关键词：曝气理论，污水生化处理，节能曝气　中图分类号：Ｔ１Ｊ９９２．３　文献标识码：Ａ　

１实验基础理论　１．１与实验有关的曝气理论　曝气是污水好氧生物处理系统中一个重要的工艺过程，一般　是人为通过适当设备向生化曝气池中通入空气，以达到预期的目　的。曝气不仅使池内液体与空气接触充氧，而且由于搅动液体，　加速了空气中氧向液体中转移，从而完成充氧的目的；此外，曝气　还有防止池内悬浮体下沉，加强池内有机物与微生物、溶解氧接　触的目的，从而保证池内微生物在有充足溶解氧的条件下，对污　水中有机物的氧化分解作用。曝气效果的好坏极大地影响生物　处理系统的效率。同时，曝气又是一个非常耗能的过程，一般情　况下曝气的能耗要占整个处理系统能耗的６０％～８０％。　１．２与实验有关的膜概念　曝气是活性污泥系统的一个重要环节，它的作用是向池内充　氧，保证微生物生化作用所需的氧气，同时保持池内微生物、有机　物、溶解氧，即泥、水、气三者的充分混合，为微生物降解有机物创　造有利的条件。随着经济的发展，人口的增加，生活水平的不断　提高，世界范围淡水资源的需求和消耗不断增多，相应的城市污　水和工业废水的排放量也在不断增多。由于污水处理程度和处　理设施的滞后，使全球淡水资源正面临两大问题：水环境污染和　水资源短缺。曝气设备是城市污水和工业废水处理厂的关键设　备之一，它对污水处理厂的节能起着决定性作用。因此，研究、开　发和应用新型的高效低能耗的曝气器具有重要意义。曝气尤其　是膜曝气的方法将会在污水处理上是一项新的课题，发挥较大的　作用，为人们净化环境，创造美好生活。　１．３膜的曝气原理　当微孔的孔径达到足够小时，由于水的表面张力作用，水不　能透过膜；而空气能与水接触并透过膜，在氧分压的作用下，使水　中的溶解氧分压由大气中的氧分压达到溶解平衡，使氧向水中溶　解。　２与膜曝气有关的膜的概念　２．１曝气基本概念　１）表征膜曝气的性能主要参数，是物质透过膜的速率或称通　量，即单位面积膜上单位时间内物质透过的数量。２）物质选择透　过膜的能力可以分为两类：ａ．借助外界能量，物质发生由低位向　高位的流动；ｂ．以化学位差为推动力，物质发生由高位向低位的　流动。３）气体在膜内物质的传递，通常有３种渗透过程起作用：　ａ．溶解的气体通过聚合物致密皮层的扩散；ｂ．通过皮层下的微孔　

过渡区的扩散．ｃ．通过膜底层的流动。总的传递阻力为各层阻力　之和。４）膜曝气必须通过物理的作用才能发生，膜曝气的推动力　可以是膜两侧的压力差、电位差或浓度差。物质传递最重要的现　象是对流和扩散Ｅ　。　

２．２曝气理论　本实验膜采用疏水性材料制成，所需要的工艺或利用拉伸形　成的多孔膜；或利用相转化法形成的多孔膜。当一侧浸水后，由　于水具有表面张力　所以当孔达到足够小时，水的表面张力就可　以克服水的压力使水不能透过膜。而空气与水在微孔处产生了　接触，在氧气分压的作用下，使大气中的氧气向水中传质并溶解　于水中。此过程是在常压下进行的，因此达到了节能的目的。　３污水生化处理节能曝气工艺的实验　３．１　实验依据　利用好氧微生物处理污水的方法，是生物处理法中常用的一　种。即利用活性污泥中好氧菌群形成的絮状绒粒，接触、吸附、分　解污水中的胶体状和溶解性有机物，从而使污水得以净化。　３．２　实验方法　被降解的有机物的量通过生化需氧量和化学需氧量来反映。　膜曝气的综合效果则还需要悬浮固体颗粒浓度、溶解氧浓度和浊　度。水中有机物在有氧条件下，被微生物分解，在此过程中所消　耗氧的量称为生化需氧量。此生化过程进行很慢，如在２０℃培　养时，若完全完成这个过程需１００多天，因此除长期研究工作外，　没有实际应用价值，一般的标准为２０℃时培养５　ｄ。　３．３实验数据及数据处理　１）ＢＯＤ数据处理。　第一天ＢＯＤ数据及数据处理（见表１）。　表１　第一天Ｂ０ｏ一曝气时间的关系　时间／ｈ　Ｏ　ｌ　２　３　４　５　６　ｌ　７　ＢＯＤ／ｒｏｇ・Ｌ一１　８２　７６　７８　Ｏ９　７７　Ｏ９　７４　７６　７３　４２　５３，４３　５４．Ｏ９　ｌ　５２．Ｏ８　

第二天ＢＯＤ数据及数据处理（见表２）。　表２　第二天Ｂ０ｏ一曝气时间的关系　时间／ｈ　Ｏ　ｌ　２　３　４　５　６　ｌ　７　ＢＯＤ／ｍｇ－Ｌ　１　８５．“　７７　７８　７６　ｌｌ　７６．７８　７０　４４　６８　７８　６５．７７　ｆ　５６．１２　ＢＯＤ数据处理小节。　根据２　ｄ的Ｂ０　一曝气时间关系可以看到，随着曝气时间的　增加ＢＯＤ在减少，降解速率为４　ｒａｇ／（Ｌ・ｈ）左右，满足实验要求，　达到了实验预定目标。　

收稿日期：２０Ｏ７一ｌＯ—ｌ６　作者简介：曹国凭（１９５４一），男，教授，河北理工大学建筑工程学院，河北唐山０６３００９　杨永（１９７８一），男，河北理工大学建筑工程学院硕士研究生，河北唐山０６３００９　

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ＳＨＡＮＸＩ　ＡＲＣＨＩＴＥＣＴＵＲＥ　Ｖ０１．３４　Ｎｏ．５　

Ｆｅｂ．　２００８　

文章编号：１００９—６８２５（２００８）０５　０２１４—０３　某川菜馆空调系统运行问题分析与改造　

朱彩霞　马富芹　吴建波　摘要：对空调系统运行效果不好的原因进行了分析，给出了系统改造方案，提出了有明火餐厅新风量确定的方法，并指　出风量平衡计算的重要性，得出了工程投入运行后效果良好，达到了设计要求的结论。　关键词：空调系统，厨房，风量平衡，新风量　中图分类号：ＴＵ８３１　文献标识码：Ａ　

１概况　郑州市某川菜馆，共三层。一层大厅是散桌，火锅，二层和三　层是包间。一层和二层的西区是厨房操作间，使用一次回风空调　系统。正常营业后，二层、三层空调系统运行正常，但一层空调系　统运行效果不佳。就餐高峰时，就餐客人感到空气污浊、憋闷。　调研发现，一层大厅送、回风口及排风设置较合理，但窗缝、门口　和楼梯口等有明显的空气向一层流动的感觉。　２现存问题的分析　２．１从风量平衡方面分析　如图１所示为一层大厅的风量平衡示意图。其中，Ｇｗ，Ｇ　，　

２）Ｃ０Ｄ数据处理。　第一天ＣＯＤ数据及数据处理（见表３）。　表３第一天Ｏ０Ｉ）＿一曝气时间的关系　ＣＯＤ数据处理小结。根据２　ｄ的００　一曝气时间关系可以看　到，随着曝气时间的增加ＣＯＤ在减少，降解速率为１０　ｍｇ／（Ｌ・ｈ）左　右，满足实验要求，达到了实验预定目标。　３）溶解氧数据处理。　第一天溶解氧数据及数据处理（见表５）。　表５第一天溶解氧一曝气时间的关系　ｌ￣ｌＮ／ｈ　０　１　２　３　４　５　溶解氧／ｎ培・Ｌ　Ｉ　３．２１　ｌ　２．０４　ｌ　１．７８　ｌ　１　６７　ｌ　１　５５　ｌ　１　４３　表６第二天溶解氧一曝气时间的关系　堕　ｌ　ｌ！Ｊ　Ｉ　ｊ！ｌ　—　溶解氧／ｎ瑶．Ｌ　１　ｌ　２．４１　Ｉ　１．２６　１　０　８０　１　０　６４　ｌ　０．５６　ｌ　０．５３　ｌ　０，６４　，　分别为室外新风量、排风量、回风量和通过门窗等的渗透　风量。　图１　一层大厅的风量平衡示意图　图２　厨房内风量平衡示意图　风量平衡方程：　＋　＝Ｇ　。　根据规范［　，空气调节房间应保持正压的要求；只有Ｇｗ＞　Ｇｐ时，空调房间才为正压，Ｇ　的方向由房间向室外渗透。通过　第二天溶解氧数据及数据处理（见表６）。　溶解氧数据处理小结。加入含有有机物的活性污泥后，经微　生物降解而大量消耗水中的溶解氧，使水中亏氧；另一方面，曝气　泵输送的氧通过曝气膜不断溶入水中，使溶解氧逐步得到恢复。　所以耗氧与复氧是同时存在的。　根据２　ｄ的溶解氧与曝气时间关系可以看到，溶解氧满足实　验要求，达到了实验预定目标，但没有满足实际情况的需要。在　工程中，一般要求耗氧与复氧基本达到平衡，因此膜曝气应用于　工程时应附加变频辅助曝气。　４结语　本实验采用膜曝气的方式改变了传统的曝气方式，因为在曝　气时可以充分利用风能，在无风或小风的情况下使用鼓风机曝　气。在本研究中利用的是膜的疏水性，因此曝气为无压曝气，可　以改善传统曝气方法耗能大的缺点。曝气实验中ＣＯＤ，ＢＯＤ的　降解表明本方法具有很好的效果。　参考文献：　［１］邓舜杨．新型塑料薄膜［Ｍ］．北京：中国轻工业出版社，１９９４．　［２］吴荣芳，支彩英，解清杰．浅议循环活性污泥工艺处理城市污　水［Ｊ］．山西建筑，２００５，３１（５）：１４２—１４３．　

Ｓｔｕｄｙ　ｏｎ　ｅｎｅｒｇｙ－ｓａｖｉｎｇ　ａｅｒａｔｉｏｎ　ｆｏｒ　ｂｉｏｃｈｅｍｉｃａｌ　ｔｒｅａｔｍｅｎｔ　ｏｆ　ｓｅｗａｇｅ　ＣＡＯＧｕｏ－ｐｉｎｇ　ＹＡＮＧＹｏｎｇ　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ　ｔｈｅｏｒｙ　ｏｆ　ａｅｒａｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｗｏｒｋｉｎｇ　ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ　ｏｆ　ｆｉｌｍ　ａｒｅ　ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ　ｉｎ　ｄｅｔａｉｌ．Ｔｈｅ　ｃｏｎｃｅｐｔｓ　ｏｆ　ｆｉｌｍ　ｒｅｌａｔｅｄ　ｔｏ　ｆｉｌｍ　ａｅｒａｔｉｏｎ　ａｒｅ　ｄｉｓ—　ｃｕｓｓｅｄ．Ｔｈｒｏｕｇｈ　ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ　ｏｆ　ｅｎｅｒｇｙ—ｓａｖｉｎｇ　ａｅｒａｔｉｏｎ　ｆｏｒ　ｂｉｏｃｈｅｍｉｃａｌ　ｔｒｅａｔｍｅｎｔ　ｏｆ　ｓｅｗａｇｅ　ｅｎｅｒｇｙ一￣ｖｉｎｇ　ａｅｒａｔｉｏｎ　ｉｓ　ｓｔｕｄｉｅｄ，ｉｎ　ｏｒｄｅｒ　ｔｏ　ｒｅｓｏｌｖｅ　ｈｉｇｈ—ｅｎｅｒｇｙ　ｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎ　ｑｕｅｓｔｉｏｎｓ　ｉｎ　ｓｅｗａｇｅ　ｔｒｅａｔｍｅｎｔ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ａｅｒａｔｉｏｎ　ｔｈｅｏｒｙ，ｂｉｏｃｈｅｍｉｃａｌ　ｔｒｅａｔｍｅｎｔ　ｏｆ　ｓｅｗａｇｅ，ｅｎｅｒｇｙ—ｓａｖｉｎｇ　ａｅｒａｔｉｏｎ　

收稿日期：２００７—１０—２３　作者简介：朱彩霞（１９６６　），女，副教授，中原工学院能源与环境工程学院，河南郑州４５０００７　马富芹（１９７６一），女，硕士，讲师，中原工学院能源与环境工程学院，河南郑州４５０００７　吴建波（１９６３　），男，副教授，中原工学院能源与环境工程学院，河南郑州４５０００７　

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