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1、CASS 工艺节能建议一、曝气系统节能CASS 工艺曝气能耗占运行总能耗的 50%65%，因此曝气系统 的节能对降低整个CASS工艺的能耗十分重要。1、CASS 工艺曝气量和曝气时间的控制与节能CASS 工艺曝气量和曝气时间的控制及节能方法包括 DO 控 制,DO、ORP、p H联合控制和精确曝气控制技术。（1）DO 曝气控制技术CASS 工艺对有机物和氮磷的去除都与污水中的 DO 浓度有关, 而且不同的污染物去除所需DO条件不同，为此可通过CASS反应池 中 DO 浓度控制曝气量和曝气时间,达到污染物去除和节能的双重目 的。DO控制法是在反应池中安装DO在线监测仪表，并通过DO测 量值控制调
2、节供气系统，见图5。通过工程实践发现,CASS工艺曝气 量的控制可根据 DO 的特征值将一个运行周期内反应过程分成几个阶段, 以初始DO值确定基本曝气量，并将每个DO特征值作为调整曝气量 的依据,将实时 DO 控制改为阶段 DO 特征值的模糊控制,让池内 DO 在一个需要的范围内，简化控制过程，缓解DO滞后、DO波动的影响。可以根据处理厂运行阶段水量水质变化规律,设定几组控制数据,运行 一段时间后定期调整数据,直至达到最佳节能效果。（2）DO、ORP、p H 联合控制技术DO 曝气控制技术能够反映 CASS 池的好氧运行状况,但难以反 映厌氧、缺氧状态时污水中污染物的变化。大量研究表明,ORP
3、和p H 与污水中的“三氮”和磷存在良好的相关性,在 CASS 一个运行周期 内,DO、ORP、p H不同的特征值可以反映硝化结束、反硝化开始， 也可以反映聚磷菌吸磷、释磷的转折点。例如当硝化结束对应的 DO、 ORP、 pH 特征值出现时,可以停止曝气,精确控制曝气时间,达到降低 能耗的效果。此外,ORP和p H能够在缺氧和厌氧状态时判断和控制 营养物的代谢途径,控制代谢产物，根据ORP、p H的不同特征值，通过 控制曝气量和曝气时间,将生物硝化过程控制在氨氧化阶段,然后直接 进行反硝化,缩短氮的转化途径。亚硝化的实现理论上可以比传统脱 氮工艺节省能耗 25%。DO、ORP、p H联合控制法
4、是在CASS反应池中安装DO、ORP、 p H仪表，通过DO、ORP、p H的特征值联合调整CASS池内的曝气 量和曝气时间,通过对相关控制参数的对比和检验,确定最佳控制组合, 达到更精确控制曝气的效果。DO、ORP、p H联合控制模式是对DO 曝气控制模式的发展。CASS 工艺好氧、缺氧、厌氧交替循环运行方式及 DO、 ORP、 p H 联合控制法,为污水的硝化反硝化和同步除磷在一个循环周期中 能够实现创造了条件。鉴于国内关于ORP和p H在生物反应各阶段 特征点及控制参数的研究尚处于试验阶段 ,所以工程上可以在安装了 DO 仪表的 CASS 池中增加 ORP、p H 监测仪表,监测 DO、
5、ORP 和 p H 在运行周期中的变化规律,为下一步研究探讨 DO、ORP、p H 联 合控制并最终应用于工程实践打下基础。（3）精确曝气控制技术无论DO控制还是DO、ORP、p H联合控制模式，都属于反馈控 制,仪表信号的滞后和波动容易影响 CASS 工艺运行的稳定性,其劳动 强度大，且易受人为因素影响，节能效果也受到一定限制。精确曝气控 制系统是前馈为主反馈为辅的控制模式，将污水处理数学模型和在线 监测仪表及自动控制技术有机结合。其目标是按需供气，节能降耗;抵 御瞬时负荷和环境变化，稳定出水水质;实现智能操作，减轻劳动强度。精确曝气控制系统是在反应池中安装 DO 在线监测仪和液位计， 在输
6、气管道上安装流量调节阀、气体流量计和压力变送器。以气体流 量作为主控制信号,DO和进出水水质作为辅助信号，经过建模模块和 历史数据综合处理，得出系统需气量;根据实际的输气管道压力值 ，经 曝气流量配气模块处理,确定鼓风机组的供气量;由流量调节阀、气体 流量计和曝气流量控制模块组成回路,根据实际负荷波动调节鼓风机 供气量,减少池内 DO 的波动。2、CASS 工艺曝气器的选择和优化布置与节能(1)CASS 工艺中不同扩散装置的能耗比较CASS 工艺通常使用的曝气装置有射流曝气、鼓风曝气、垂直轴 可浮动机械曝气。射流曝气是利用气泡扩散和水力剪切两个作用达到曝气和混合的 目的,一般由水泵、吸气管、混
7、合管和喷嘴等组成,氧动力效率在3 kgO2 / ( kWh)左右。射流曝气不需要鼓风机、布气管和曝气器，但随着处 理水量的增加,水下设备多、动力和控制线缆长,操作和维护较繁杂。鼓风曝气主要由鼓风机、输气布气管和曝气扩散装置构成，属气相 流体主动运动型，气液接触面立体连接 ，立体生泡充氧方式，靠鼓风机 供气，曝气器完成充氧功能。随着对微孔曝气器的深入研究和开发，鼓 风曝气方式氧转移效率均可达 25 %以上，动力效率大于 4 kgO2 / (kW h)。垂直轴可浮动机械曝气是用机械搅拌污水 ，使水流上升或下降，促 进大气中空气的溶解，一般氧动力效率较低，在2 kgO2 / ( kWh)左 右。为适
8、应 CASS 池一个周期内不同水位的变化和曝气量的需求，需 要增加调速设施。(2) 曝气器的材质CASS 工艺为间歇曝气，曝气器材质的选择至关重要。国内处理厂 目前普遍采用的鼓风曝气扩散器材质主要有刚玉和橡胶两种。上海某 环保检验中心对A215橡胶膜盘式（EDPM）微孔曝气器和A235刚 玉盘式微孔曝气器进行了清水6m水深时，氧利用率、充氧能力、阻 力损失等参数的检验,见表 3 ,橡胶膜片盘式微孔曝气器各项指标均优 于刚玉盘式微孔曝气器。此外,橡胶膜片微孔曝气器具有自闭防止污 水逆流功能,自间歇操作能力强 ,正好适应 CASS 工艺间歇曝气的特 点。（3）曝气器的优化布置与节能曝气系统中传氧速
9、率的检测总是基于一种氧速度模式 ,总传氧效 率和动力效率通常在清水试验中确定,但曝气器的实际功效受规模的 扩大、污水特性、反应器形状、水深、曝气器的布置等因素影响 ,其 中曝气器的布置可以控制和优化。曝气器具有充氧和搅拌功能 ,曝气器的布置影响搅拌强度和搅拌 的均匀性。CASS池集调节、曝气、沉淀、排水为一体，采用连续进 水方式,因此属于空间上的变体积完全混合反应器。国内外试验和实 际运行经验表明，全面均匀布置曝气器可以增强搅拌功能，使整个池内 均匀产生小旋涡，形成局部混合，减少死水区，提高充氧效率。全面均匀 曝气比回转流曝气在处理效果相同条件下可以节能 25 %。工程上可采用沿池长方向布置多
10、条曝气支干管 ，每条支干管上设 置调节阀门的措施，灵活调节不同区域不同时间的曝气量，提高处理效 率，节省能耗。通过以上研究分析，推荐在 CASS 工艺中采用鼓风曝气 扩散装置，选择橡胶膜片盘式微孔曝气器，并将曝气器均匀布置在池底， 可提高充氧和搅拌效率,节省能耗。当然不同规模、水质特征不同时, 曝气设备的选择还要结合实际。3、鼓风机的选择与传统连续流活性污泥法不同 ,CASS 工艺一个运行周期中反应池 内水位和 DO 值是变化的,因此要求鼓风机具有对出口背压自动跟踪 和根据不同 DO 需求调节风量的能力,以适应水质、水位的波动,保证 出水水质的稳定性,节省能耗。鼓风机主要有离心式和回转式。离心
11、鼓风机的特性曲线与离心水 泵相似,风量受出口压力变化影响 ,其工作点由出口压力- 风量曲线和 系统曲线的交点决定，风量变化范围达50 %100 %。罗茨鼓风机是 回转式容积风机,无内压,出口压力由背压形成,风量稳定压力可变,其 风量不受反应池液位变化的影响，只与转子的转速有关。由于 CASS 池内水位随运行周期发生变化，罗茨鼓风机具有对出 口背压自动跟踪的能力，适应对流量要求相对稳定而阻力变化较大的 场合。因此在 CASS 工艺中选择罗茨鼓风机，并适当配置调速装置，可 以通过反应池内 DO 反馈信号控制电机转速调节供气量，使风机始终 在高效区工作，且无需检测系统压力，可以达到保证出水水质稳定、
12、简 化控制环节和降低能耗的作用。二、进水泵节能进水泵是污水提升的主要设备。现在污水处理厂采用的进水泵种类比较多，但其电耗均可用式l进行计算：ItXXhym式中：W电机实际电耗，kWh；P污水的密度，取1 000 kg/m ；g重力加速度，取9. 81 m/s ；Q污水泵的实际流量，m ；H污水泵的实际工作扬程，m；n1水泵的效率；n2电机的效率；t水泵运行时间.H由式 1 可见.污水进水泵在稳定运行时，其电耗取决于进水泵的 实际工作扬程日。而污水提升后构筑物的水面标高正是通过高程布置 确定的，与污水处理全流程的水头损失有直接的关系。污水处理厂全流程水力损失主要集中在构筑物连接管线水头损 失和构筑物末端堰口的跌水高度上。而污水处理厂普遍采用构筑物堰 口跌水的出水方式，而且设计的跌水高度较大。连接管线的水头损失 在污水全流程中也占有较大的比重，包括沿程损失和局部损失两部 分，并且以局部损失为主，占到管线总水头损失的 80以上。基于 污水处理全流程水头损失的特点，在建立理想水力计算模型时，首先 要考虑对构筑物出口处的跌水损失进行有效回避。连接管线应简洁布 置.尽量减少连接管件的数量。在连接管线的水损计算中，一定要保证水损计算的精确性尤其是局部损失计算时，一定要做到对局部损失系数的准确把握。
