抽拉式精确曝气装置系统在污水厂中的应用

文_任斌 甘肃省安装建设集团有限公司

污水处理过程能源消耗大、运行成本高，在一定程度上阻碍我国城市污水处理行业的持续健康发展。降低污水处理厂的运行成本及能耗已经成为污水处理过程中的研究热点。而污水处理效率的高低和出水水质是否达标主要取决于溶解氧（DO）的控制水平。

曝气系统作为污水处理厂的核心单元，一般占全厂能耗的60%左右，曝气系统的节能空间非常大。因此，在保证出水水质安全的前提下，对污水处理厂曝气系统进行精细化控制，达到优化曝气的控制目的，从而降低污水处理厂的能耗，提高污水处理厂运营管理水平。

1 污水处理厂旧、新工艺概况

原厂于2014 年建成运行，采用CASS 工艺，出水标准为一级B，该污水处理厂有机物浓度较高，尤其是NH3-N、TN 都比普通市政污水浓度要高。CASS 池/生物池工艺为预沉池、厌氧区、以及多段A/O 区， CASS 工艺集反应、沉淀、排水、闲置功能于一体的四个阶段，微生物则处于好氧、缺氧、厌氧周期性变化之中，有机污染物的降解根据工艺时间依次循环交替运行从而达到脱氮、除磷功能。

CASS 池/生化池作为城镇污水处理厂的核心处理工艺，曝气充氧设备在生化池中发挥着关键作用，曝气系统的主要目的是通过曝气搅拌混合均匀污水,以及生化池内微生物的好氧氧化作用去除污水中的大部分有机污染物，而原污水厂的盘式曝气系统处理效能较低，亟需更新改造。

为降低动力消耗，优化曝气质量从而提高氧的利用效率和充氧能力，本次提标改造及中水回用工程结合本项目水质特点通过对CASS 池进行改造，并新建生物池，通过一种抽拉式精确曝气装置的安装将解决原工艺存在的问题，抽拉式精确曝气管为软质微孔曝气膜片，采用特种聚氨酯高分子材料制成，其曝气装置启动时，压缩空气由供气管通过配气支管进入供风配气器，在空气流作用下使曝气装置内形成带状气室，使曝气膜管鼓起，空气通过抽拉曝气装置可张开微孔向水体曝气。配气支管上设有放气阀,可在停止曝气前打开放空，停止供气后抽拉膜片弹性收缩于限位支架内，气孔也随之回弹收缩而自闭并阻止污泥倒流进入曝气膜片。

2 精确曝气技术分类及具体应用

2.1 A2O-技术

2.2 A2O-技术原理以及与传统工艺对比

A2O-X 工艺是结合了氧化沟的大比例循环和一体化结构理念，借鉴SBR 工艺生物选择区模式，利用A2O-X 的不同功能分区形式，辅以高效的抽拉式精确曝气（ROAP）技术，采用创新的可调节空气推流技术作为循环动力，将不同功能单元结合在一起的生物处理工艺。具备占地少、能耗低、投资少及运营管理便捷等优点。其技术原理见图1，与传统工艺对比见图2。

图1 A2O-技术原理示意图

图2 A2O-技术与传统工艺对比

2.3 A2O-技术特色及应用（见表1）

表1

高密度低氧生化技术—A2O-、抽拉式精确曝气—ROAP 系统， 目前在印染、石化、电力、市政、煤化工、工业园区等多个行业均具备很好的应用前景。

3 ROAP技术-抽拉式精确曝气工艺安装要点

Cass 池/生化池是本厂污水处理工艺的关键部份，是安装工作的关键。其安装质量直接影响曝气充氧效果和污水处理成本。本工程抽拉式曝气器及相关不锈钢布气管、支架、导轨、拉绳、固定环等均由厂家配套生产供应，安装作业根据曝气装置的图纸及厂家指导说明书制订详细的施工方案，指派专人负责指导安装。

工艺流程：水池清理→基础复验→定位放线→材料检验→抽拉导向装置和限位支架安装→供风配气器及抽拉导轨安装→抽拉曝气膜片安装精平→专用抽拉绳索及挂钩固定→系统气密性试验→曝气系统曝气均匀度及曝气能力试验。

水池清理：作业前必须由现场安全员对清污作业人员做安全教育培训和安全技术交底，对操作人员考核合格后方可上岗作业，污水池进行清理前应关闭污水进口阀门，并将池中污水尽量排净，保持自然通风24 小时以上；下池前必须使用多功能气体检测仪进行有害气体检测合格后，报请主管责任人签字同意后，方可下池作业，能够采用机械清污的尽量不采取人工清污；下池人员必须配戴相应的防护用品，清污操作时，由安全员现场负责监督，清污作业如需时间较长，应轮流换人下池；及时发现问题，排除重大安全隐患。

基础复验：为确保曝气管安装质量，必须在开工前，对污水池底基础质量进行再确认，土建及安装专业责任人会同现场施工员和质检员负责实测池底基础标高、平面尺寸及相对位置，并与安装图纸要求的符合性对照，满足安装及操作要求；对于基础复测中发现的虽然符合设计文件要求，但对安装及今后使用操作及安全有可能存在问题和影响的要及时向业主提出；基础复测及资料审查符合要求，由相关责任人在交接记录上签字确认，进行下步安装。

定位放线：对施工蓝图进行二次复核，查缺图纸会审记录中有关问题，以保证设计图纸的正确。其次，会同建设单位、监理单位、设计单位、施工单位对厂家的二次深化设计图纸和方案进行确认，施工方案经审批确认后开始定位放线；以池体设计尺寸纵横线作为现场控制网主轴线，其它轴线依据主轴线位置确定；定位放线后要经建设单位和监理单位验收合格后方可开始施工。

材料检验：抽拉式曝气膜片、供分配气器、抽拉导轨、抽拉导向装置、限位支架、弯头、阀门、快速更换接头等材料设备入库前，厂家应会同建设单位、监理单位、施工总包单位进行落地检验，主要通过外观检查，消除外观大小不一、形状破坏、表皮破损、孔口堵塞等表面质量缺陷。重点针对合格证、检验报告、使用说明、售后服务、产品包装等情况做详细的入库记录，入库后应做好合格产品的保护措施，严禁不合格产品进场入库。

抽拉导向装置和限位支架安装：按设计图要求尺寸，在池底进行曝气膜片布气管位置放线，同时确定抽拉导向装置和限位支架位置。将固定限位支架调节成相同水平高程后，均匀固定在池底，每个池子限位支架安装完毕后，应对其垂直度、平整度进行复验，若有偏移或歪斜则应做出调整和紧固，保证有足够的抗浮能力。

供风配气器及抽拉导轨安装：用压缩空气吹扫供风配气器中的所有脏物，并保持清洁无毛刺、焊渣等异物。管道清理完后，上端从供气主管道预留法兰处开始安装供配气支管，水平管道与竖向管道连接处安装快速接头，方便后期更换，下端供风配气头找平后与供气竖管焊接固定，保证供风配气器为直角相联。抽拉导轨上端焊接至钢平台或预埋板上，下端固定在配气头中间位置，安装过程中用水平尺调整布气管路水平度和垂直度，并用线坠进行二次复核检验。

抽拉式曝气膜片安装精平：曝气膜片与配气头通过紧箍固定，首段与配气头连接，穿过固定限位支架铺设在池底，末端经限位支架后通过特种尼龙绳固定在池壁顶端，且必需排布一致、均匀平顺无扭曲应力。对气孔密度不能满足使用需求，存在堵塞、倒灌以及腐蚀等问题应及时处理。安装曝气膜片前用水准仪测量检查各池池底平整度达到规范要求后展开施工，以曝气管限位支架为定位点调节螺母的高度，通过局部调整限位支架支腿高度的余量以满足其它所有支架到同一高度。

专用抽拉绳索及挂钩固定：各池装置应是在限位支架安装定位良好、成条排管整齐的条件下进行质量控制，满足整体平面布置和安装高度的设计要求下，将专用抽拉尼龙绳索系牢固定池底抽拉式曝气膜片一端，末端通过分离装置与池壁顶端挂钩固定，并保证挂钩固定牢靠。

系统气密性试验：将供风风机调节至工作频率，检查管道阀门、快速接头、配气头、末端等连接处密封情况，有漏气现象出现，及时紧固、更换配件。注水水位高于配气器2cm 处时中止进水，待水面稳定后开启供风管阀门观察曝气管与配气头接口是否有漏气，若有冒气泡迹象则证明接口有漏，应予调整，若无气泡则证明接口紧密。

曝气均匀度及曝气能力试验：确保系统密闭性没问题后进行清水调试，通过开启、关闭供气支管阀门，增减曝气压力，将曝气孔充分扩张。向池内注入清水至曝气管上沿，过程中查看整池曝气膜片的高程是否在一个水平面上，必要时应做适当调整。开启鼓风机，查看曝气管上部水面布满均匀小气泡的情况，对不均气泡管路及时做出调整，直至曝气均匀；持续注入清水至设计水位，加大鼓风机房的风量，查看曝气是否均匀，如有不均及时做出调整，直至曝气效果达标；清水调试完成后，将进水水位调节至日常运行位置后，观察表面曝气气泡均匀性，通过调节供气支管阀门尽量使整个水面曝气均匀、平稳生产运行。

4 精确曝气控制系统的运行效果分析（见表2）

表2 精确曝气控制系统的运行效果

5 结语

皋兰县污水处理厂自2019 年10 月开展精确曝气系统改造及新建生化池曝气安装以来，日处理规模达到10000m3/d，出水达到环保要求一级A 的排放标准，新的曝气系统可靠性和耐久性都有提升，同时也较之前更方便维修和管理。截至目前，该系统能对Cass 池及生化池的溶解氧进行稳定控制，保证了出水水质安全，降低了鼓风机的曝气能耗，污水处理运行更加稳定，同时降低了人工干预程度和工人工作强度。此外，该项新技术将在以后的污水厂处理系统中得到推广运用和普及。