3.2 曝气系统运行成本比较
因为两种曝气系统的维护管理所需人工费相近,所以主要考虑用电量的差别。
参考上海市工业用电价格,设电价平均为0.7元/kW.h,并假定生物接触氧化池每天24小时运行。微孔曝气系统所用电动机功率为30kW,每年耗电量262800kW.h,每年电费约为18.4万元;穿孔曝气系统所用电动机功率为37kW,每年耗电量324120kW.h,每年电费约为22.7万元。所以两种曝气系统每年所需电费相差约为4.3万元。
由以上分析可知,微孔曝气系统每年的运行成本比穿孔曝气系统约少4.3万元。
3.3 曝气系统对制水成本的增加
(1) 整个曝气系统按15年折旧计算,为简化起见,不考虑土建投资、贷款及利息,则曝气系统的年折旧费用为:
微孔曝气系统:约4万元/年;
穿孔曝气系统:约2.3万元/年。
(2) 曝气系统所需运行费用主要包括电费和人工费,人工费均按4.8万元/年计算,所以年运行费用为:
微孔曝气系统:约23.2万元/年;
穿孔曝气系统:约27.5万元/年。
(3) 因生物接触氧化池日产水量为4万m3/d,年产水量为1460万m3/年,所以曝气系统对制水成本的增加为:
微孔曝气系统:(4+23.2)/1460=0.0186元/m3水,约1.86分/m3水;
穿孔曝气系统:(2.3+27.5)/1460=0.0204元/m3水,约2.04分/m3水。 4 曝气系统的运行管理
曝气系统的正常运行依赖于曝气系统的使用寿命和日常维护。
(1) 微孔曝气系统正常运行的关键在于微孔曝气器的正确选用。随着科技的发展,在目前的工程应用中,曝气器支承盘多采用ABS工程塑料,布气膜片多采用高分子聚合物或添加了增强剂的橡胶,取代了原有的钛板或陶瓷板曝气的微孔曝气器。布气膜片的内外表面很光滑,不会产生金属氧化物,不易固着生物膜,并有很好的耐酸耐碱性能。布气膜片上的气孔可随气量的增减而可大可小,从而使曝气变得更加均匀,同时也防止了堵塞。由于布气膜片具有一定的弹性,曝气器在充氧曝气时,布气膜片及膜片上的微孔在气体的作用下能自行鼓胀挣开,以确保气体可从微孔中通过,在停止曝气时,布气膜片上的微孔呈闭合状态。由于布气膜片具有弹性及微孔可自行扩张和收缩,避免了以往曝气器微孔容易受堵的现象。
其缺陷在于:生产微孔曝气器的厂家较多,其产品质量良莠不齐。如果曝气器布气膜片的材质和加工质量不过关,会导致在使用过程中出现布气膜片破损的情况。在已有的生产性给水生物接触氧化池中,有的水厂连续运行三年以上,未出现过布气膜片破损的情况;但也有个别水厂在不到一年的运行时间内,就有少数曝气器的布气膜片出现破损。由于曝气器安装在填料的下方,更换检修较为困难,所以对曝气器的质量提出了严格的要求。
(2)穿孔曝气系统直接在空气管道上开孔曝气,所以不存在上述微孔曝气系统存在的膜片破损问题。给水工程中,穿孔曝气管孔眼直径一般为3mm,也有工程采用1~2mm孔眼直径。尽管在污水处理中,穿孔曝气管多采用3mm孔眼直径,且较少有曝气不均匀和堵塞现象。但在给水处理中,因为气水比和曝气强度远小于污水处理,所以在池表面积较大的情况下,其曝气均匀性较难控制。并且在长期使用时,曝气管内和孔眼处容易固着生物膜,产生生物粘垢,最终可能导致某些孔眼和局部管道堵塞。在停止曝气时,因孔眼不能闭合,在水力静压作用下,底泥可能通过孔眼进入曝气管,也容易造成某些孔眼和局部管道堵塞。由于曝气管安装在填料的下方,更换检修较为困难,所以在给水工程应用中,如何解决大面积、小曝气强度的穿孔曝气系统的曝气不均匀性和堵塞问题,是一个有待于深入研究的课题。
5 结语
通过对微孔曝气系统和穿孔曝气系统的综合比较,可认为:
(1) 在充氧性能方面,微孔曝气系统明显优于穿孔曝气系统。就文中所述的五项充氧性能评定指标而言,前者较后者均有所提高,其氧的总转移系数、氧利用率、充氧动力效率可提高50%~60%。
(2) 在经济比较上,尽管微孔曝气系统的造价高于穿孔曝气系统,但由于前者耗电量较低,微孔曝气系统对制水成本的增加低于穿孔曝气系统约0.1~0.2分/m3水。
(3) 在运行管理方面,两种曝气系统各有优势。微孔曝气系统采用微孔曝气器曝气,一般不存在孔眼和管道堵塞的问题,但由于有的布气膜片可能破损,对曝气器的质量要求较高;穿孔曝气系统采用穿孔管曝气,管道一般不会破损,但由于给水生物处理中曝气强度一般较小,易存在曝气均匀性较差及孔眼和局部管道堵塞的问题。
一般来说,在给水生物接触氧化法的工程实践应用中,采用微孔曝气系统优于穿孔曝气系统。
参考文献:
1、 许保玖,当代给水与废水处理原理,1990,高等教育出版社;
2、 顾夏声,废水生物处理数学模式(第二版),1993,清华大学出版社;
3、 曝气器清水充氧性能测定,CJ/T3015.2—93;
4、 黄长盾、吴之丽、唐宝忠,不同试验对充氧性能影响的试验研究,《中国给水排水》,1993,vol.9,NO.6;
5、 同济大学、宁波市自来水总公司,受污染水弹性填料微孔曝气生物接触氧化预处理生产性研究,“九五”国家科技攻关计划子专题鉴定材料之一;
6、 汤利华、许建华、张晴浩,宁波市梅林水厂生物预处理工艺设计。
作者:王冠平,同济大学环境科学与工程学院硕士研究生;上海市四平路1239号,邮编: 200092,
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