曝气量及温度对污水生化系统的影响分析

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[摘 要]：任何微生物只能在一定曝气量和温度范围内生存，在适宜的温度和溶解氧范围内可大量生长繁殖。某煤化工厂污水处理装置于2010年投入运行后室内离心鼓风机故障较频繁，故障处理复杂，检修费用高。而且出口风温度太高，风量波动大不适于生物生长。2012年11月6日污水系统全部投用工业风曝气，大幅降低了生化系统的温度，提高了处理效率，同时减少了操作人员的劳动强度和设备人员的维护工作。

[关键词]： 曝气量 温度 污水生化系统 定性分析

1.引言

在污泥培养时，要将它们置于最适宜温度条件下，使微生物[1]以最快的生长速率生长，过低或过高的温度会使代谢速率缓慢、生长速率也缓慢，过高的温度对微生物有致死作用。工业废水生物处理中最适宜的温度为30℃左右。某煤化工厂在改造前夏季离心鼓风机曝气出口温度高达80℃以上，好氧池温度在40℃以上，直接影响了生化细菌的酶促反应速度，使之生长繁殖不良。

氧利用率[2]就是细菌利用或消耗的风机所供的氧的比例。微孔曝气的利用率较高是因为曝气所产生的气泡小，单位质量的空气或氧气与水或细菌的接触面积大。水深越深利用率也就越高，因为气泡从产生到溢出水面的距离长，与水的接触时间也就长，利用率也就高。还有污泥浓度、水温等影响因素。现在曝气头样本上说的氧利用率达到20%～30%，是指清水脱氧后，做曝气实验得出的数据；曾经在一公司看过多个品牌微孔曝气器的曝气实验及报告，从18～25不等。实际污水工程中，是达不到这个数值的，能达到20%以上就很不错了。

2. 污水处理与温度、曝气量[3]

通过理论计算煤化工[4]污水O池需工业风量为5802.85～6826.89m3/h，目前现场工业风量在6000～7000m3/h，主管压力为0.072Mpa，已满足需要。（因污水曝气膜为新换膜片，氧的利用率17%～20%详见2曝气系统设计计算）。

2.1使用工业风后污水系统O池生化系统平均温度较去年降低3.01℃。污水处理系统11月6日开始使用温度较低的工业风曝气，根据岗位运行记录，2011年11月6日至11月19日污水O池平均值温度为28.45℃，2011年11月6日至11月19日污水O池平均值温度为31.46℃，较离心风机曝气温度降低了3.01℃。注：温降幅度近10%。

2.2曝气温度降低后污水系统COD去除率提升近20%。水处理系统11月6日开始使用温度较低的工业风曝气，根据分析实验数据，10月30日至11月5日污水出水COD平均值为36mg/L，11月6日至11月19日污水出水COD平均值为28mg/L。注：使用鼓风机期间来水COD含量是使用工业风期间的1.3倍。

2.3曝气温度降低后污水系统氨氮去除率提升近30%。污水处理系统11月6日开始使用温度较低的工业风曝气，根据分析实验数据，10月30日至11月5日污水出水氨氮平均值为0.73 mg/L，11月6日至11月19日污水出水氨氮平均值为 0.49 mg/L。注：使用鼓风机期间来水氨氮含量是使用工业风期间的1.16倍。

2.4鼓风机出口风温太高，不适于生化处理生物处理工艺，污水处理温度对处理效果的影响。研究发现处理温度由20℃提高到40℃时， BOD 去除率由98%降至91%， COD 去除率由80%降至70%。温度再升高，COD、BOD 的去除率进一步下降。可见， 如果污水处理温度超过40℃。将会给生物处理带来很不利的影响。从离心鼓风机特性表中看出， 出口风温高于90℃。在夏季， 气温高， 上游带来的水温， 进入污水系统温度已接近40℃。显然风机出口的风温偏高， 不适于生物处理工艺。

2.5使用工业风曝气后O池溶解氧含量基本无变化。污水处理系统11月6日开始使用温度较低的工业风曝气，根据分析实验数据，10月30日至11月5日污水O池A溶解氧平均值为3.92mg/L，O池B溶解氧平均值为6.29mg/L，11月6日至11月19日污水O池A溶解氧平均值为3.72mg/L，O池B溶解氧平均值为6.06mg/L。注：生化好氧系统溶解氧DO一般为1～2mg/L即满足需求。

3. 曝气系统设计计算

3.1需氧量计算[5]

每小时微孔曝气氧化池的曝气量需求值为：5802.85～6826.89m3/h

4. 结论

（ 1 ）通过理论计算污水O池需工业风量为5802.85～6826.89m3/h（前提：来水COD约1000mg/L，BOD在500～800mg/L，氨氮约200mg/L，进水量约430 m3/h），目前现场工业风量在6000～7000m3/h，在合理范围内。（ 2 ）因污水曝气膜为新换膜，氧的利用率较高为17%～20%。随着曝气膜的老化和、堵塞和损坏氧利用率会日趋减小，在保证相同溶解氧的工况下用风量会逐渐升高。（ 3 ） 风量不变、工况不变溶解氧降低预示着曝气效果降低，时刻关注O池曝气效果，防止局部曝气量过大，损坏曝气膜片。（ 4 ）O池风线离总管最近的支线阀门应控制较小的开度，防止压力过高。支线曝气由西向东压力逐渐降低，所以阀门开度应该依次增加（但后期膜片堵塞程度不同会有所区别）。（ 5 ）鼓风机出口风温太高，不适于生化处理生物处理工艺，污水处理温度对处理效果的影响。使用工业风后污水系统O池生化系统平均温度较去年降低3.01℃。使用工业风后污水系统COD去除率提升近20%。

参考文献

[1] 株式会社 西原环境著.赵庆祥 长英夫译.污水处理生物相诊断[M].化学工业出版社，2010.

[2] 王燕飞.水污染控制技术（第二版）[M].化学工业出版社，2008.

[3] 唐受印 戴友芝等编.水处理工程师手册[M].化学工业出版社，2008.

[4]潘连生.关注煤化工的污染及防治[J].煤化工，2010.

[5] 高延耀 顾国维 周琪主编.水污染控制工程（第三版）[M].高等教育出版社，2007.