随着國家對環保的重視，城市污水處理已經成為市政建設重要組成部分。在當前的城市污水處理中，活性污泥法是應用最為廣泛的技術之一，即利用微生物的代謝作用，将污水呈溶解膠體狀态的有機污染物轉化為穩定的無害物質。生物處理過程是個複雜的生物化學反應過程，其中溶解氧的控制精确程度對污水的處理效果有較大影響，隻有在合适的溶解氧條件下，微生物才能完成充分釋磷、過量吸磷、硝化、反硝化等過程，以保證達到預期的除碳和脫氮除磷效果，使出水達标排放。

一、什麼是精準曝氣？

精準曝氣是污水處理廠由早期粗放式人工控制方式向現代精細化自動控制方式進階的産物。

傳統活性污泥法已經在世界範圍内應用數百年，多位國内外權威專家多次提出并強調，需要深度挖掘百年活性污泥法工藝，實現生化處理工藝的最優控制與高效運行。

精準曝氣的首要目标是保障生化處理工藝穩定運行以及出水穩定達标，進而達到鼓風曝氣系統的節能降耗和污水處理廠的運行成本降低。

國際上早已提倡污水處理廠自動化和精細化管理與控制。精準曝氣是污水廠實現精細化管理的有效工具，需要通過鼓風機、曝氣設備以及精準曝氣系統等各方的共同努力。

精準曝氣系統可以使各種複雜的供氣方案得以實現，如間歇曝氣、微量曝氣、正常曝氣、溶解氧分布控制等；可以幫助污水處理廠實現工藝的精細調節，适應各種工藝，并能夠随着工藝變化而調整；還可以根據當前需要的曝氣量，通知鼓風機主控進行風量調節，防止發生喘震等異常情況，節約鼓風機電耗。

二、為什麼要實現精準曝氣？

我國約有一半的污水處理廠采用氧化溝和AAO工藝，越來越多的AAO變形的工藝呈現上升的趨勢。鼓風曝氣的能耗占污水廠總能耗的51%左右。因此，實現曝氣系統的節能運行是污水廠節能的關鍵。

曝氣過量直接造成電能浪費，并且溶解氧通過内回流被帶到缺氧區影響反硝化的效果，溶解氧通過外回流被帶到厭氧區影響厭氧釋磷的過程。

曝氣量不足，影響生化池中微生物活性，可能影響出水水質；還可能造成二沉池中發生反硝化，污泥上浮，影響出水。精準曝氣系統既能保障污水處理廠設備連續穩定運行，又可實現節能降耗。

不同曝氣方式下的電耗比較

三、精确曝氣系統原理和特點

目前國内大多數污水處理廠對于曝氣的控制還停留在手動控制的基礎上，一般是操作人員根據經驗通過開啟和關閉一定數量的鼓風機和曝氣器來調節溶解氧。一旦運行情況發生變化，就需要操作人員反複調試，如果調整不及時不僅影響了處理效果而且增加了曝氣電耗。“精确曝氣系統”就是将計算機和儀表控制統一集成到一個自動化的污水處理系統當中，通過動态地優化與調整曝氣、回流等主要運行參數。達到使污水廠穩定運行的目的，從而極大地節省運行電耗和人工費．保證了處理效果。

精确曝氣系統的特點：

精确曝氣系統，主要是對好氧區的每個廊道曝氣量進行按需分配，其主要應用如下：

1、實現每個曝氣池每個廊道的曝氣量按需分配。

2、實現DO等參數的穩定，從而實現出水水質的穩定。

3、在保證工藝水質達标的情況下，盡量減小鼓風機的壓力，節約能源。

4、實現無人值守的全廠運行模式。隻需将運将運行模式置于自動狀态，精确曝氣系統便會自動根據設定的參數保持穩定。

1. 精确曝氣系統的組成 

精确曝氣系統的主要有以下6個設備組成：

1、鼓風機

2、閥門

3、流量計

4、曝氣盤/管

5、DO等現場儀表

6、精确曝氣控制櫃

1、鼓風機 

鼓風機是精确曝氣系統的氣源提供設備，負責提供适合的壓力和流量的壓縮空氣，是整個精确曝氣系統最重要的設備，沒有穩定的氣源，就沒有整個系統的穩定，更不用說控制每個廊道的曝氣量和保持參數和工藝的穩定，所以選擇适合曝氣系統的鼓風機是實現精确曝氣系統的關鍵。

傳統的鼓風機曝氣存在如下不足：①由于時間延遲，即從開始曝氣到池内溶解氧DO變化需要一段時間．造成DO的控制波動很大；②耗能高。為了保證安全運行，生物池DO值隻能保持在較高的數值上造成了過大的曝氣量的浪費。

目前爆氣鼓風機有羅茨風機、多級離心風機、單級此輪增速風機、空氣懸浮風機、磁懸浮風機可以選擇。市面上使用最多的是羅茨風機，這種傳統風機效率噪音大、效率低下，磁懸浮鼓風機相比羅茨風機能節能約30%以上。

南京磁谷磁懸浮離心鼓風機是采用磁懸浮軸承的透平設備的一種。其主要結構是高速永磁同步電機和高效三元流葉輪直連，而轉子通過電磁力懸浮于主動式磁懸浮軸承上，轉子和軸承無接觸無摩擦無需潤滑。磁懸浮離心式鼓風機不需要增速器及聯軸器，實現了由高速電機直接驅動，由變頻器來調速的單機高速離心鼓風機。

磁懸浮鼓風機優點：

（1）節能高效：高速電機和葉輪直接耦合驅動，無接觸損失和機械損失，實現了高轉速無極變轉速調節，比傳統的羅茨風機節能30%以上。

（2）低噪音：采用自平衡技術，磁懸浮軸承振動量比傳統軸承小一個量級；采用主動減震設計，運轉穩定，機體振動小，風機噪音在80dB以下。

（3）可實現智能控制：可實時監控風機運行狀态，實現風量、風壓、轉速等智能調控和手動等模式控制；出現故障還支持遠程維修、調試。

（4）冷卻效率高：冷卻系統采用風冷和水冷結合的方式，能夠有效保護電機，可實現風機的随時啟停。

（5）免維護：一體化撬裝結構，日常運行，免機械維護，僅須更換過濾器。

2、閥門 

閥門是整個曝氣系統的主控設備。系統根據設定的參數，通過調節閥門的開度，來調節管路的流量，從而達到調節工藝參數的目的。這就對閥門的要求比較高，其工作特性曲線的選型也很重要。最好能選擇線性度良好的調節閥，如棱形閥等，同時還要考慮到閥門的變徑尺寸、壓力損失等因素。有些廠家用蝶閥來代替調節閥，由于其閥門調節曲線的限制，壓損高，調節線性度不好，效果非常不好。 

3、流量計 

流量計用來測量管路的流量，是整個曝氣系統的測量設備，流量計要選擇質量流量計，其不受溫度、壓力的影響。選擇精度高、重複性好的流量計。同時還要考慮到流量計和閥門的安裝要求。流量計的安裝有其特殊的要求，如直管段和縮擴徑等和流量計的距離，閥門和流量計的距離，以及彎頭等對流量計的測量影響。

4、DO現場工藝儀表 

現場儀表主要包括DO 儀表，氨氮儀表，PH值儀表等，市場上有很多品牌的儀表都能滿足要求。主要考慮到平時維護的方便，因為大部分的儀表都需要定期維護和校準，對污水處理廠的運行人員要求較高。  如果現場儀表不能準确的測量工藝值（如儀表傳感器堵住等），則整個精确曝氣系統便會朝着錯誤的方向控制，影響出水的水質。 

5、曝氣盤/管 

曝氣盤/管主要是安裝要合格，不能有漏氣和安裝水平問題。需要嚴格按照安裝工藝來進行，防止漏氣發生，且要做水平測試，以保證氣量的分配均勻。

6、精确曝氣系統控制櫃 

可以把精确曝氣系統比作一個很有經驗的工藝人員，如果說鼓風機是心髒，閥門、流量計和DO等儀表是手足的話，那麼精确曝氣系統控制櫃就是大腦，其控制的精确度直接影響系統的精确度，影響出水水質的穩定度。

總電能消耗的增加與傳統曝氣方式相比．精确曝氣具有如下特點：①穩定地控制生物池中的溶解氧濃度，控制精度可優化在工藝要求的溶解氧設定值的±0.5mg/L，提高生化處理效率，提高達标率。②解決生物池曝氣不均衡的問題，合理的分配氣量，大大減少了閥門及鼓風機的調節頻率，控制鼓風機在穩定的功率下供氣，保障曝氣系統的安全穩定運行。③提高污水廠的自動化水平，實現污水廠最重要過程參數溶解氧濃度的可控。保證實施運行後完全實現自動化控制。④縮短污水處理廠的工藝運行調節時間。⑤顯著提高污水處理廠的抗負荷沖擊能力。⑥降低污水廠工作人員的勞動強度，提高污水廠的運行效率。

四、總結與展望

(1)與傳統曝氣方式相比．精确曝氣系統可以減少10％左右的電耗。

(2)精确曝氣可使生物反應池DO穩定在設定的範圍内。

給微生物降解有機物提供合适穩定的DO環境．從而保證了處理效果。

(3)精确曝氣系統在國家要求節能的大背景下。具有較大的發展空間和推廣價值。

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