1.南京大学环境学院 210023;2.江苏中烟工业有限责任公司淮阴卷烟厂 223002
摘要：淮阴卷烟厂中水处理主要职责是对全厂生产生活废水的收集处理并回用于厂区的绿化、冲厕。随着对环保事业重视程度的不断提高，节约电能、降低单位能耗已经成为中水站提高运行效率的目标之一。本文分析了中水站耗能高的原因,采取有效的措施,降低能源的消耗。
关键词：中水站；曝气池；电能消耗
一、前言
淮阴卷烟厂中水站，能处理800m3/d的综合废水，采用了较为先进的“高效气浮+水解酸化+MBR”工艺，经过处理的水可以用于厂区路面冲洗和绿化浇灌。经统计，2017年11月到2018年5月期间，淮阴卷烟厂中水站每日能耗在505 kW·h到549 kW·h之间,日均能耗为533kW·h。根据中水站日均处理量计算，同行业中水站日均能耗先进标准为470kW·h，中水站出水指标虽然合格，但和同行业先进水平相比，能耗仍然偏高，为响应国家号召，淮阴卷烟厂对中水站进行的节能降耗，目标将中水站日均能耗降低至同行业先进水平。
二、分析原因
(一)曝气池过量曝气，造成耗能高
对于采用好养法进行废水处理的系统，一般需将溶液氧浓度控制在0.5mg/L以上，否则将不利于活性污泥的生长，因此，中水站在MBR之前设置了曝气池，以确保废水溶解氧浓度达到生化系统所需。但是,溶解氧浓度也不宜过高，当溶解氧浓度已经达到生化系统所需，再继续增大溶解氧浓度对于全系统的运行效果将不再重要。
在中水站的实际运行过程中，由于曝气池未设置溶解氧在线监测设备，运维人员为保证曝气充足，经常增大曝气流量、延长曝气时间（曝三停一），对曝气池中溶解氧进行粗放式调节，在2018年年初的人工抽样检测中发现，曝气池的溶解氧浓度经常偏高，都在0.5mg/L以上，而这一阶段的曝气流量为16~23m3/min。
(二)前序工艺COD去除率低，增加后序工艺曝气能耗
曝气池过量曝气的可能原因之一是前序工艺的COD去除率未达到设计目标，增加了曝气池和MBR负荷。因此，在运维记录抄表中记录水解酸化池出口COD浓度的要求，记录一个月中1日、6日、11日、16日、21日的COD去除率分别为28.2%、25.5%、22.3%、26.3%、23.3%，而水解酸化池的COD设计去除率为30%。
三、制定对策
(一)对策一：减少提前开曝气时间，增大曝气流量。
曝气池调节手段的粗放造成了一定的能源浪费，因此要选择一个合理的曝气参数。根据中水站运行规程，曝气池和MBR总停留时间为6h，一般将曝气池的停留时间控制在30min左右。本次实验保持停留时间不变，通过改变曝气流量的方式调节曝气池的DO浓度，使溶液氧浓度达到到0.5mg/L，同时保证活性污泥30min沉降比（SV30）不高于30%。
实验步骤如下：①在保证正常进出水量的前提下，在曝气池出口附近选定一个检测点；②将曝气流量设为8m3/min；③每隔1min对检测点的DO浓度进行人工检测，直至稳定在0.5mg/L以上；④对曝气池内的活性污泥取样，进行污泥沉降实验，30min后计算沉降比；⑤将曝气流量增大2-3m3/min，重复③-④，直至曝气流量21m3/min；⑥记录全部检测数据，进行比较分析。数据如下：
表1数据表明，曝气流量小于10或大于等于14m3/min时，曝气池的运行参数无法达到工艺要求。曝气流量不足，溶解氧浓度无法在水力停留时间能达到0.5mg/L；曝气流量过大，不仅增加能耗，还会促使SV30超过30%，污泥沉降性变差，将不利于压泥系统的运行。因此，曝气流量要被设定在10~14m3/min。
(二)对策二：提高曝气池COD去除率，缩短曝气时间
提高曝气池COD去除率的办法，就是在曝气过程中投加碳源。为了找到最低成本的方案，进行曝气时间和碳源添加量的正交实验。
实验如下：①以面粉为碳源，实验过程调节碳源添加量；②保持曝气流量不变，调节曝气时间；③调节进水量，模拟中水站“曝三停一”的运行方式，并与“曝二停二”对比；④结合曝气时间、碳源投加量和进水量，编制因素水平表进行正交实验设计。
表3数据表明：实验序号4（A2B2C1）的出水COD最低，但极差分析表明各因素的重要性上B>A>C，A2B2C2更接近最优，同时C2代表的曝气时间短，也最符合抑制丝状菌繁殖的要求，并且面粉的成本明显低于电耗，因此最终选择“缩短曝气时间+投加碳源+增大进水量”的改进方案。
四、改进效果
(一)系统性能
根据两次实验结果，运维人员调整了运行参数，4天后累计记录了24个周期的运行记录，曝气池的出水COD浓度如下：
曝气池出水COD始终低于70mg/L，未影响污泥活性。
(二)节能效果
本次技改实施后，中水站各工序电耗统计如下：
表4数据表明，2018年7月至10月，中水站的日均能源消耗在不断下降，实现了将中水站电能消耗降至470kW·h的目标。
五、结束语
通过本次研究表明，中水处理系统的能耗可以通过调整曝气参数、投加碳源的方式降低，只要操作得当，此过程对污泥活性和系统运行效果无不良影响。
参考文献:
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论文作者:田原1,蒋健2
论文发表刊物:《防护工程》2019年第5期
论文发表时间:2019/6/10
标签：曝气池论文; 曝气论文; 中水论文; 碳源论文; 浓度论文; 溶解氧论文; 淮阴论文; 《防护工程》2019年第5期论文;