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["序号","问","答"]
[1,"罗茨鼓风机的工作原理是怎样的?","罗茨鼓风机是利用两个叶形转子在气缸内作相对运动来压缩 和输送气体的回转压缩机，其结构和工作原理如下图。这种压缩机靠转子轴端的同步齿轮使两转子保持啮合。转子上每一 凹入的曲面部分与气缸内壁组成工作容积，在转子回转过程中从  吸气口带走气体，当移到排气口附近与排气口相连通的瞬时，因 有较高压力的气体回流，这时工作容积中的压力突然升高，然后  将气体输送到排气通道。两转子依次交替工作。两转子互不接  触，它们之间靠严密控制的间隙实现密封，故排出的气体不受润  滑油污染。结构简单，制造方便，适用于低压力场合的气体输送  和加压，也可用作真空泵。由于周期性的吸、排气和瞬时等容压  缩造成气流速度和压力的脉动，因而会产生较大的气体动力噪  声。此外，转子之间和转子与气缸之间的间隙会造成气体泄漏， 从而使效率降低。罗茨鼓风机的排气量为0.15～150m^{3}/min, 转  速为150～3000r/min 。 单级压比通常小于1 .7,最高可达2.1, 可以多级串联使用。\n@CC13.jpg@$\n罗茨鼓风机属容积回转式风机，其工作特点是当转速一定而压 力在允许范围内加以调节时，流量的变动甚微；转速和流量之间保 持正比例关系。采用旁路调节法不能改变罗茨鼓风机的吸气量，所 以风机始终在满负荷下运行，无法节能。而改变转速，使风机吸气 量发生变化，其功率消耗也随之改变。\n(1)流量特性\n罗茨鼓风机的理论流量与转子转速的关系式为\nQ_{\\mathrm{th}}=\\frac\\pi2D^2L\\lambda n\n式中  Q_{th}——  理论流量， m³/min;\nD—— 叶轮外径， m;\nL—— 叶 轮 长 度 ，m;\nλ——面积利用系数，表征风机气缸空间的有效利用程度\n( 圆 弧 - 渐 开 线 型 线 的 面 积 利 用 系 数 λ=563 ~ 0.521);\nn—— 叶轮转速， r/min。\n罗茨鼓风机的实际流量 Q 为\nQ=\\eta_\\mathrm{v}Q_\\mathrm{th}\n\\text{式中}\\quad\\eta_\\mathrm{v}---\\text{容积效率,一般 }\\eta_\\mathrm{v}=0.7{\\sim}0.9。\n由以上两式可知，对每一 台具体的罗茨鼓风机，其叶轮外径、 长度和面积利用系数都是 一 个定值，当可忽略容积效率π的变化 时，罗茨鼓风机的流量Q 正比于转速n。\n(2)功率特性\n罗茨鼓风机的轴功率为\nN_z=\\frac{Q_\\mathrm{th}\\Delta p}{6000\\eta_\\mathrm{m}}\n\\begin{aligned}\\text{式中}&N_z——轴功率,kW;\\\\&Q_{\\mathrm{th}}——理论流量,m^3/\\min;\\\\&\\Delta p——风机进出口压差,Pa;\\\\&\\eta_{\\mathrm{m}}——机械效率,一般取\\eta_{\\mathrm{m}}=0.9。\\end{aligned}\n根据以上公式，可知当罗茨鼓风机转速 n 变化时，其轴功率 N_z与 转 速n 成正比。\n(3)转矩特性\n罗茨鼓风机的转矩为\nM=9552\\frac{N_z}n\n由于罗茨鼓风机的轴功率 N_Z与 转 速 n  成正比，由上式可知， 当转速变化时，罗茨鼓风机输出的转矩不变，即属于恒转矩运行。\n罗茨鼓风机的以上特点决定了其比较适合于变压头的工况，因 此在 SBR 工艺中的应用较多。此外，也可以通过变频调节的控制 方式实现节能目的。"]
[2,"离心鼓风机的工作原理是怎样的?","离心鼓风机在污水处理厂的应用较广泛，常常是污水处理厂耗 能最大的设备，也是污水处理厂节能的主要对象。因此，了解其工 作原理对研究节能方式非常重要。\n离心风机分为单级高速离心鼓风机和多级离心鼓风机。单级风 机是指在一根轴上只有一个叶轮，而多级风机是在一根轴上串联了两个以上的叶轮。单级风机利用高转速来达到所需风压和风量，较 多级风机流道短，减少了多级间的流道损失，风量大但风机风压相 对较小。多级风机利用逐级加压的方式提高风压，特点是风压大但 风量相对小。离心式风机出口压力和实际风量受进气温度或密度变 化的影响较大，对一个给定的进气量，最高进气温度(密度最低) 时产生的压力最低，而所需的功率随进气温度升高而降低。\n无论是多级还是单级离心风机，其工作原理基本相同：原动机 通过轴驱动叶轮高速旋转，气流由轴向进口进入高速旋转的叶轮后 变成径向流动被加速，然后进入扩压腔，改变流动方向而减速，这 种减速作用将高速旋转的气流中具有的动能转化为压能(势能), 使风机出口保持稳定压力。由于离心鼓风机是恒压型风机，较容积 式风机具有供气连续、运行平衡，效率高、结构简单、噪声低、外 型尺寸及重量小、易损件少等优点。\n从理论上讲，离心鼓风机的压力-流量特性曲线是一条直线， 但由于风机内部存在摩擦阻力等损失，实际的压力与流量特性曲线  随流量的增大而平缓下降，对应的离心风机的功率-流量曲线随流  量的增大而上升。当风机以恒速运行时，风机的工况点将沿压力- 流量特性曲线移动。风机运行时的工况点，不仅取决于本身的性 能，而且取决于系统的特性，当管网阻力增大时，管路性能曲线将 变陡。\n同水泵类似，提高风机的节能效果也应从三个方面加以考虑。 \n(1)采用高效的离心风机：常见方法是采用进口导叶来代替进口挡  板、阀门的节流调节，采用进出口联合导叶调节、或采用空气悬浮  鼓风机或磁悬浮鼓风机。\n(2)改善运行工况。如采用各种方法减少  入口压差、降低管网压力；减少压缩空气的浪费、降低进气温度  等。\n(3)运行调节。主要是对风机进行变频控制。\n(4)配套设备： 也应采用高效能、相匹配的设备。对进风口过滤器，要求其孔径不  宜太小，以减少进风端阻力过大而带来不必要的能耗。目前污水处  理厂曝气池大多采用微孔曝气器，这种曝气头的布气孔径为120~  200μm左右，所以须对进气进行过滤，以免堵塞微孔。 一般要求通过的灰尘粒径小于50μm,   除尘效率90%以上，膜片式曝气器的 除尘要求对直径10μm 及以上的去除率≥95%即可。现在，有的污 水处理厂在招标时对除尘效率的要求过高，要达到99%以上。这 势必要降低进风口过滤器的孔径，加大了进风阻力，降低了进入鼓 风机的风压，而且要频繁更换滤布，增加了滤布维护工作量。另 外，对大功率的离心风机，还应注意配套电机的选择，如采用 10kV 高压电机来代替低压电机，也有助于降低能耗。"]
[3,"鼓风机的能量损失包括哪些方面?","空气或其它介质在经鼓风机加压过程中，与水泵情况类似，也 会产生一定的能量损失。可分为三部分。\n(1)级内的流动损失。级内流动损失包括摩阻损失、分离损 失、冲击损失、二次流损失、尾迹损失。\n(2)漏气损失。由于叶轮出口压力大于进口压力，级出口压力 大于叶轮出口压力，在叶轮两侧与固定部件之间的间隙中会产生漏 气，而所漏气体又随主流流动，造成膨胀与压缩的循环，每次循环 都会有能量损失。该能量损失不可逆的转化为热能，为主流气体所 吸收。\n(3)轮阻损失。叶轮旋转时，轮盘、轮盖的外侧和轮缘要与它 周围的气体发生摩擦，从而产生轮阻损失。\n由于鼓风机能量损失的存在，大量的电能被转化为热量、噪 声，使鼓风机的效率下降。为减少能量损失，提高工作效率，不断 有各种新型风机被研制出来并得以在污水行业推广应用。\n采用进口导叶来代替节流蝶阀进行风量调节就是一例，其工作原理如下图。当采用阀门节流调节时，风机功率与流量的关系见 曲线1,它近似于一条倾斜向上的直线。而当采用进口导叶后，风 机的特性曲线 Q-H 发生了改变，如当进口导叶关小后，鼓风机的Q-H向下的倾斜度加大，工况点由M_1依次变为 M_2、M_3, 相应地，鼓风机的功率由 P_1降为 P_2和 P_3,即曲线2所示。曲线1和曲线2之间的阴影区域就表示了采用进口导叶的节能情况。\n@CC14.jpg@$"]
[4,"鼓风机节能管理中有哪些节能措施?","风机用电的基本公式为：\n风机用电量=(配线损耗+控制装置损耗十传动装置损耗+ 风机损耗+空气动力)×运行时间\n在曝气池的鼓风曝气系统，鼓风机消耗功率的数学表达式为：\nP_\\mathrm{w}=K_\\mathrm{o}G_\\mathrm{s}\\left[\\left(\\frac{10.43+H_1+H_2}{10.13-\\Delta p_0}\\right)^{0.2857}-1\\right]\n式中  P_w—— 鼓风机消耗功率，kW;\nK_0——常数，与鼓风机的效率及电机的效率、气体密度和 入口气温有关；\nG_s—— 标准状态下输送的空气量， m³/s;\nH_1——曝气池内曝气器安装后曝气盘上方水深，m;\nH_2——曝气头阻力降，  一般用水头损失表示， m;\n△p_0——进口过滤器压降， m。\n10. 13为以水柱表示的大气压， m;10.43 为大气压加上富裕压头(0.3), m。\n从以上两个基本公式可知，鼓风机的功率既与鼓风机、电机的 效率有关，也与气体密度、入口气温、过滤器压降、出口压力等多 个因素有关。因此，要实现风机的节能降耗，可以考虑的方法有减 少运行时间、采用高效机器及设备降低损耗、减少空气动力等多种 方法，并特别要注意以下几点。\n(1)加强对室外空气的管理。空压机对空气的做功与进口空气 的温度成正相关。因此，压缩低温空气要比压缩高热空气节能。由 于室内外空气温度不同，特别是极端温度季节，室内外温差很大。 室外温度通常要低于室内温度，这一问题在夏季更加明显。因此， 要加强对室外空气的管理，增加室外空气的用量：办法很简单，即 将鼓风机尽量靠近外墙。\n由于室外空气的气温、气压、湿度也对鼓风机的能耗有一定的  影响，因此，在污水处理厂建设和运行中也要采取相应的措施， 如：鼓风机应安装在曝气池的上风向，以防空气中水蒸气含量太  高；采取遮阳措施或者通风塔以降低气温；鼓风机房附近不要含尘  太多。因此，应与污泥干化车间保持一定距离。进风间不宜朝阳以  免气温升高，夏季可对进风间遮阳；当风机进风口受水气污染较大  时(如靠近沉淀池且在下风向时),可改变进风方向。\n(2)减少空气管网的漏气量，包括阀门处和管道连接处的漏 气。管线的漏气有时会造成很大的浪费。当走在曝气池上，听到很  大的气流噪声时，说明管线正在漏气。漏气量与漏气部位的形状、 面积有关，也与表压 (gauge     pressure,  鼓风机提供的压力，单位 用 psi 表示)和绝压 (absolute       pressure, 表压+大气压力，单位  用 psi表示)有关。其计算公式为：\nV_{{\\mathrm{f}}}=\\frac{N_{{\\mathrm{L}}}\\times(T_{i}+460)\\times C_{4}\\times C_{5}\\times C_{{\\mathrm{d}}}\\times\\frac{\\pi D^{2}}{4}}{D_{6}\\sqrt{T_{\\iota}+460}}\n式中 V_f—— 空气体积流量， ft^{3}/min;\nN_L—-   漏点数，无量纲；\nT_i—— 鼓风机入口气体华氏温度，F;\nC_4—— 绝热声速体积流量常数，28.37ft/(s·F)^{0.5}\nC_5—— 转换系数，60s/min;\nC_D—— 转换成方形截面的系数，0.8,无量纲；\nD-—   漏点直径， in  (估计值);\nD_6—— 转换常数，144in^{2}/ft^{2};\nT_l—— 管线平均华氏温度， F。\n漏气造成的功率消耗L 按下式计算：\nL=\\frac{p_i\\times C_6\\times V_f\\times\\frac k{k-1}\\times N\\times C_7\\times\\left[\\left(\\frac{p_0}{p_i}\\right)^{\\frac{k-1}{k\\times N}}-1\\right]}{E_a\\times E_m}\n式中:\nL—— 漏气造成的功率消耗， hp;\np_i—— 入口大气压，14.7psi;\nC_6—— 转换常数，144in²/ft²;\nk—— 空气比热容，1.4,无量纲；\nN—— 压缩机级数，无量纲；\nC_7——  转换系数，3.03×10~5hp·min/(ft·lb);\np_o—— 压缩机操作绝对压力， psi;\nE_a—— 空压机绝热效率，无量纲，对单级罗茨风机，取值  0 . 88;对多级罗茨风机，取值0 . 75;对螺压式风机， 取值0 . 82;对单级离心风机，取值0 . 80;对多级离  心风机，取值0.70;对涡轮增压式风机 (turbo blow-ers),取值0.70;\nE_m—— 电机效率，无量纲。\n每年节省的费用E_s=L×H×C_8\n式中\nH——  每年的漏气时间， h/年；\nC_8—— 电费单价，元/(hp·h)。\n(3)回收鼓风机冷却水。鼓风机功率较大时通常采用水冷方式 进行冷却。这样，冷却水带走了鼓风机的热量使水温升高，这部分 热量可考虑回收。在北方，经过鼓风机的冷却水作为锅炉的补充水，可以节约相应的预热能量。\n(4)回收鼓风机余热。无论是离心式还是罗茨风机，在压缩气 体做功的过程中，只有10%～40%的能量转化为有用功，而60%~ 90%的能量则转化为热量，因此，鼓风机的余热量是很大的。可以 采取一定的措施使之回收，并用于建筑物的供暖或污泥处理工艺 (污泥干化)。当然，回收量的多少与风机的大小和运行时间有关， 而且风机应当与需供热的设施距离较近。\n当采用活性污泥法处理某些工业废水时，高水温是一个很重要 的影响因素。水温过高既影响微生物的生长活动，又影响氧向水体 的传递。无疑，鼓风机中的高温压缩空气使这一问题更加恶化，这 在夏季尤为突出。在这种情况下，回收鼓风机的余热就有了多方面 的积极作用：既降低了水体温度，以便于氧的传质和生物对有机物 的降解，又为污泥处置提供了热量。\n(5)降低出口压力。很多情况下，鼓风机供风压力均高于系统 所需压力。通过生产实践，可以找到最小设定压力。如果降低出口 压力设定值，就相应地降低风机能耗。系统压力每降低1psi (0.7m  水柱压力),可节能0.3%～0.6%。节能多少还与风机铭牌 功率有关，也与荷载大小、进口压力、风机种类等因素有关。\n(6)采用自动控制。采用自动控制系统，可根据工艺需要来调 节风机的开度，提供相应的风量和压力。当多机并联时，采用自动 控制的优越性就更高了。比如，可以调节不同风机的工作时间，避 免某一机械的使用过多或启动过频，而另外的机械却长期闲置。\n鼓风机的自动控制可从单台做起，控制目标应根据鼓风机和电机的性能曲线，尽可能使其工作在高效区间。当多机并联运行时， 应与设备厂商一起研究摸索最佳的群控方案。当前， 一种做法是使 各台鼓风机的工况点相同(英国 HOWDEN),    另一种做法(丹麦  HV-TUBRO)   是一台鼓风机处于满负荷状态，而后启动的鼓风机  根据工况要求而增减风量。这两种方式究竟哪种更符合安全、节能 的要求，应根据实际进行分析。\n(7)加强对低压部位和其它局部供风量的控制。通常情况下， 鼓风机的容量是根据曝气系统的需要进行设计，但往往在调节池预  曝气、加药搅拌、污泥混合时也会使用压缩空气。由于这些设施、 水池的深度较浅，并且输送距离较长，因此，使用同一系统的空气  很有可能是不经济的。在这种情况下，另外安装一台小型、低压设  备可能更为节能。\n(8)保持进风的顺畅，减少进风的阻力。包括适当加大进风间 截面面积和连接鼓风机管道面积，以降低进风速度；滤布的滤孔可 适当加大，以减少不必要的阻力。 一般说来，除尘效率只需对直径 10μm及以上的去除率≥95%即可，这时既不会影响曝气器和鼓风 机的安全使用，也使得整体效率提高，因此，不必过高追求高除尘 效率。及时清理滤布污垢，保持过滤器压差在一个较小值也是一种 有效的节能方法。特别是要注意鼓风机房附近要注意防尘。例如， 某厂的鼓风机房附近有水泥搅拌站，曾造成滤布压差升高过快，进 口导叶也因吸入的粉尘形成了水泥，使导叶转动不灵活等故障，不 但影响设备的能耗，还影响了安全。\n(9)严格执行设备操作规程，保障设备的稳定运行。减少设备 故障特别是“喘振”现象的发生，可减少开停机对设备和供气管网 的影响。在开停机时，还要注意做到平稳、缓和，以减轻对供风管 网的冲击破坏。开机前宜首先打开放风阀，以及时排出管网内的积 水，降低系统阻力。\n最后，将鼓风机的节能要点总结如下：实际使用时风机实际功 率仅为铭牌功率的40%～100%,很多情况下并非在满负荷下运 行； 一般而言单级离心鼓风机更为高效，而罗茨风机适用于变水头工作环境；60%～90%的能量变成了热能；必要时应使用小型低压 风机(搅拌、加热、气动设备等);漏气可能会造成严重的浪费； 室外空气通常更冷，比容重更高，也更易压缩；保持鼓风机的润滑 也很重要；旧的风机通常配套电机的效率也低；鼓风机冷却水应多 用新鲜水，否则会降低冷却效率。"]
[5,"如何选择高效节能的鼓风机?","鼓风机是污水生物处理中的一项重要设备，其主要作用是向污 水中的微生物提供空气或氧气。此外，水质水量的调节、除砂操 作、污泥搅拌、沼气压缩过程中也会用到鼓风机。\n据统计，鼓风机在整个污水处理工程中所消耗的能量占整个系 统所消耗能量的一半以上，因此，其效率高低对节能效果影响 巨大。\n鼓风机分为容积式和离心式两类，如下图。\n@CC15.jpg@$\n污水处理厂常用的鼓风机有离心式和罗茨式两种。近年来，高 速直联的离心式鼓风机不采用增速齿轮箱，而是高速电机轴与风机 叶轮直联，这类风机在污水处理厂的应用也逐渐增多。\n从节能的角度来选择风机时应注意以下几点：\n(1)应符合行业标准和国家标准的要求。如单级离心鼓风机应  符合《环境保护产品技术要求单级高速曝气离心鼓风机》(HJ/T   278—2006)标准的要求。其中，对效率的要求见“3.2.11”,规定  鼓风机的效率应不低于80%,效率测试按JB/T3165  的规定进行。 对流量和功率的要求见第3.2.9的规定，即“鼓风机空气动力性能  允差：固定转速鼓风机，在额定压力下进口容积流量允差为0~+5%;或者是在额定流量下的出口压力与规定值之允差为0~ +5%,轴功率偏差不得超过规定值的+4%”。\n(2)比功率应低。鼓风机的比功率，可视为风压风量一定情况 下单位供风量的能耗，单位为 kW/(m³·min),         它是表征鼓风机 节能效率的一个重要指标。\n一个高效的风机，除满足安全性(如防喘振破坏)和工艺要求 (流量、风压)的要求之外，其比功率的大小决定了风机的效率高 低。下表就是各类风机性能的一个简单对比。\n| 型号   | 类型     | 升压 (kPa) | 流量 (m³/min) | 轴功率 (kW) | 比功率 (kW/m³·min) | 节能 (%) |  \n| :--: | :--: | :--: | :--: | :--: | :--: | :--: |  \n| GM20L  | 单级离心 | 68.6       | 75           | 100         | 1.3333             | 11       |  \n| BCD80  | 单级离心 | 68.6       | 80           | 132         | 1.65               | -9       |  \n| 3L63WC | 罗茨     | 68.6       | 72.1         | 108         | 1.4979             | 0        |\n从上表可知，单级离心鼓风机的比功率最低，最为节能。国产 优质罗茨鼓风机居其次，多级离心鼓风机效率最低。\n另外，进口单级离心风机因采用联合导叶调节，节能幅度更 大。如瑞士苏尔寿公司生产的超大型离心式曝气鼓风机，其调节范 围为额定流量的35%～107%,多变效率达82%,平均节能率为 2.5%～5.1%。而全静叶可调轴流式曝气鼓风机的年节能率则可达 6.7%～15.7%。从污水处理厂的实际应用来看，我国仅从丹麦进 口的鼓风机就达千余台，这固然有营销方面的原因，但也从另一个 侧面说明了我国在设备节能上还有一定差距。\n(3)一般说来，高效鼓风机具有以下配置：采用高效电机，进 出口联合导叶，鼓风机可允许变频驱动。\n近年来，空气悬浮鼓风机和磁悬浮鼓风机开始得到越来越多的 应用。据介绍，这种风机与传统的罗茨风机、多级离心风机、单级 离心风机相比更为节能。如空气悬浮离心鼓风机采用了高速直联电 机、空气悬浮轴承及三维模拟涡轮叶轮，无冷却系统及无油润滑系统，具有效率高、噪声低、振动低、磨损低的特点。与传统的鼓风 机设计相比，设备系统简化，缩小了设备的外形尺寸，所输出的空 气中不含油分，被称为绿色环保设备。与罗茨鼓风机相比可节能约 25%～35%,与传统多级离心鼓风机相比可节能约15%～20%, 与传统单级涡轮离心鼓风机相比可节能约10%～15%。几种风机 的比较见下表：\n| 性能指标 | 空气悬浮鼓风机 | 磁悬浮鼓风机 | 单级高速离心鼓风机 |  \n| :--: | :--: | :--: | :--: |  \n| 效率/节能性 | 效率高、能耗低 | 略差 | 能耗略高，效率较低 |  \n| 振动 | 低 | 低 | 高 |  \n| 风量调节范围 | 低 | 低 | 高 |  \n| 占地面积与土建投资 | 占地面积小，土建费用低 | 占地面积小，土建费用低 | 占地面积大，土建费用高 |  \n| 使用范围 | 中小型污水处理厂 | 中小型污水处理厂 | 大中型污水处理厂 |  \n| 耐受事故停电性能 | 不受事故停电的任何影响，若遇事故停电，仅相当于一次正常关机 | 不能经受事故停电，对供电系统的可靠性要求极高，需另行配置安全供电设施 | 需要另行采取安全保障措施，如高位油箱或副齿轮组等 |  \n| 日常维护 | 维护工作量少 | 维护工作量一般 | 经常维护 |"]
[6,"供风系统的漏气量和浪费的能量应如何计算?","供风系统由于管理不善经常产生漏气现象，这将会影响系统的 压力变化，消耗能量并降低设施的使用寿命。\n漏气的部位很多，但最常见的是在轴承、管道、配件、接头、 过滤器、阀门、法兰、密封等处。漏气量的大小与漏点处的压力有  关，随着压力的升高而增大；另外，漏气量还与漏点的面积、形状有关。\n经常可以看到曝气池上的排气阀(排除空气管网内的积水)由 于没能及时关闭而日夜漏气。这部分费用看似微不足道，但日积月累则数目巨大，不可忽视。"]
[7,"鼓风机冷却塔如何运行才节能?","鼓风机和配套电机的冷却有风冷和水冷两种方式。当鼓风机装 机功率较大时，往往采取水冷却方式代替空气冷却，以保证鼓风机 的润滑油温和电机温度在允许范围之内，这时就会使用冷却塔。\n冷却塔的工作原理为：水泵将水送到冷却塔顶部，然后喷淋到填料上，水便分成膜状下落，再由旋转的风机进行强风冷却，从而 达到冷却目的，满足生产使用，其结构简图：如图所示：@CC16.jpg@$\n冷却塔用电并不多，用电设备只有安装在顶部的冷却风机，直 接能耗也不大。此外，冷却塔在使用中还存在填料更换、阻垢剂投 加、补充水等间断能耗。由于它是鼓风机重要的配套设备，而运行 管理时往往以保证鼓风机的安全运行为第一目标，对其节能管理不 很重视。实际上，在保证使用性能的基础上，仍有一定的节能 潜力。\n根据工厂的实际情况，在冷却塔运行中可以考虑的节能措 施有：\n(1)非高温季节，即冬季和过渡季节时，冷却塔风机负荷较 小，而室外环境温度又较低， 一般情况下不需要强制冷却，因此可 根据实际情况，关闭冷却塔风机或对其变频控制。有的工厂利用循 环冷却水的余压，通过对进水方式改造，使出水喷头高速旋转，也 能带动风扇，可以起到替代传统风机的效果。\n(2)做好防垢除藻，提高冷却效果。冷却塔的填料理应起到加 强散热作用，但随着运行时间的延长，填料会老化、脆裂、变形， 并且生长大量的微生物，不仅影响冷却效果，还会堵塞循环水泵和  鼓风机换热器，增加设备故障，因此，要做好防垢除藻工作，延长填料的使用寿命。国外有一种可以替代除藻剂的生态陶瓷球，可以 直接放在循环冷却水中，起杀菌灭藻的作用，可以大大降低冷却塔 的维护费用。也有人根据实际情况将填料拆除，彻底避免这些问题 的发生。\n(3)在技术改造时，冷却塔外壳一般不作变动，但冷却风机可 以重新选型。尽可能采用高效风机，并可进行变速调节。在费用相 当，安装条件许可的条件下应选择直径大的风机。这是因为在冷却 风量相同的条件下，风机直径越大，风机出口空气动压越小，相应 减少了系统的动压损失，从而达到了节能的目的。"]
[8,"鼓风机冷却水系统如何进行节能降耗?","在污水处理厂，当原污水温度超过生化处理的限度时往往需要 冷却降温；另外，为曝气池供氧的大功率离心风机也往往采用水冷 却系统。\n冷却水系统分为直冷式和循环冷却水系统。循环冷却水系统又 进一步分为敞开式循环系统和封闭式循环系统。这其中，又以带有 冷却塔的敞开式循环冷却水系统的应用较多。\n敞开式循环冷却水系统的运行成本由以下五方面的消耗组成： \n(1)动力费：包括冷却塔风机动力费、循环水泵的动力费。\n(2)排水费：包括补充水和排污水。\n(3)清洗费：主要指换热管和冷却水塔等换热设备的清洗。\n(4)冷却水处理药剂费：包括缓蚀费、阻垢剂费、黏泥抑制剂 费等。\n(5)设备费：指设备的折旧、利率、维修费。\n一般说来，污水处理厂内的冷却系统为小规模，日常运行费用 在总成本中所占比例甚少。其主要费用消耗在补充水、排水和动力 费用上。\n在考虑冷却系统的节能降耗时要树立系统的思想，有时候， 一方面的节省可能带来其它部分费用的增加，反之亦然。如：节  约循环泵的动力，将使循环水流速减少，而低流速或高流速都有可能加大腐蚀速度；节约冷却塔动力费将使冷却水温度升高，加 快腐蚀。而腐蚀产物的积累又会引起传热效率的降低，甚至导致 传热器因腐蚀穿孔报废，导致主体设备(如离心风机)出现 故障。\n减少补充水量和排水量，将使浓缩倍数提高，从而使冷却水中 的盐浓度、钙硬度和污垢增加，因此要采取相应的防腐、阻垢和黏泥抑制措施。"]
[9,"如何估算曝气系统的节能潜力?可从哪些方面实现节能目标?","曝气系统的能耗占全厂能耗的50%以上，对污水处理厂而言， 是最主要的节能环节之一。因此，对这个重点工艺段进行分析，找  出存在问题和节能潜力，从而为系统优化提供基础资料，这不仅是  确保生产正常出水达标的关键，也是节能降耗能否取得实效的 关键。\n以最常见的机械鼓风曝气系统为例，该曝气系统由鼓风机、曝 气管道和曝气器组成，主要功能是以压缩空气的形式为曝气池内的 微生物提供氧气。\n曝气系统的节能可分两个方面， 一是降低单位供风量的电耗， 用最少的电耗提供更多的风量；二是提高对供风的利用率，使进入 曝气池压缩空气中的氧气得到最大程度的利用。前者主要涉及降低\n管路阻力、提高风机效率和减少管路漏气方面的问题，而后者则涉 及面更广，与污水水质、曝气器性能(主要是孔径大小、老化程 度)、曝气器布置方式、曝气池池形池深等多个因素有关。\n微孔曝气器在污水状态下的效率要比清水测试指标低得多，推 测可能有以下原因： 一是污水中含油和表面活性剂，大大降低了α 值；二是温度的影响，实际运行中温度高达40℃以上，而清水测  试时按标准水温即25℃;三是控制中有问题，如阀门未按最大开度 (most-open-value,MOV)           原则进行控制，曝气池前后布气不合理等，造成了人为的浪费。\n对如何进行曝气系统的节能，可从工艺、设备、控制和精细化 操作四个方面考虑。\n(1)工艺部分\n①通过预处理的方法降低进水污染物的浓度。\n②设置缺氧区以充分利用反硝化作用节省需氧量。\n③适当缩短小泥龄，加大污泥产率(这 一措施需要综合考虑 污泥处置的能耗和费用)。\n(2)从设备方面\n①采用节能风机和高效、微孔、低阻防堵塞曝气器。\n②尝试鼓风曝气以外的其他曝气形式，如机械曝气、射流曝气等。\n③ 调整曝气池运行水深，以找到曝气和鼓风机的最佳运行 工况。\n④ 选用低阻力的控制阀门和空气管线实现节能。\n(3)从控制和精细化操作方面\n① 合理分布空气，减少空气的局部浪费和另一局部供气量的  不足。对推流式曝气池，前几个廊道和后几个廊道的空气量需要进  行优化分配。推流式曝气池前几个廊道空气量容易出现严重不足， 后一廊道供气浪费，可在前端增加曝气设施，并减少后端的曝气  量。根据辽宁北方环境保护有限公司谷成国、宋剑锋等人的应用经验，采用三段并联渐疏或串联渐疏形渐减曝气(35%,30%, 25%)后可以节能15%。\n② 精确控制溶解氧 (DO) 。 在人工控制难以实现的情况下， 借自动化手段来实现对 DO 设定值的自动精准控制并调节鼓风机的  运行，真正起到节能之目的。\n③ 调节好阀门开度。根据“至少有一个阀门开度最大，即开 度为100%”的原则来调节系统的压力降及鼓风机的操作。\n④ 从日常维护上，加强对鼓风机、微孔曝气系统和阀门等主 要设备设施的维护。如及时更换滤布，尽量减少进风过滤器阻力； 加强微孔曝气头的维护，预防堵塞和曝气头撕裂、不出气等故障； 经常检查空气管网内的积水，及时排除管网积水，降低管网压力； 注意调节的开度，防止“憋气”现象；鼓风机采用联合导叶调节 时，要确保进出口导叶开关灵活，调节方便，使风机运行在最佳状态。"]
[10,"微孔曝气系统在运行管理上应注意哪些方面的节能?","微孔曝气系统虽然节能效果显著,但维护工作量较大，老化和 堵塞是两个主要问题，这两个问题如果处理不好，将会影响其优势 的发挥。\n对微孔曝气系统堵塞，根据污染源分为内堵和外堵两类： 一是由于鼓风机或压缩机的空气不洁净造成的孔内堵塞。预防这种堵 塞，要求定期更换和清理风机入口前的空气过滤器，不使灰尘或尘 埃进入曝气系统。二是在污水侧引起的堵塞。当嗓气系统一段时间 停用时，曝气器表面会生长生物膜，道成曝气器外堵。针对这种堵 塞，要求定期采用高压水或人工方法对曝气器进行清理。对橡胶微 孔曝气器，不同的生产厂家有不同的清洗方法。如某些进口产品须 采用甲酸清洗；而国内某些品牌则采取定期空气反冲和人工水下擦 洗的方式。\n对微孔曝气系统，除了做好堵塞的预防和处理之外，还要做好 以下几点：\n(1)在巡视时要认真观察气泡的大小和曝气的均匀性，检查有 无曝气器的破损。近年来，国外已有专门的抽气分析设备来准确检 测曝气池内氧利用率的变化，通过氧利用率的变化来及时发现曝气 中存在的问题，为节能降耗和工艺分析提供了一种量化工具。抽气分析装置如下图所示。\n@CC17.jpg@$。\n(2)定期排放管网内的积水。积水排除后应及时关闭阀门以杜 绝气源浪费。当排水阀既不能排出积水，又不能排气时，可以判是排气阀内污泥或异物堵塞，可使用甲酸或清水倒灌的方法进行疏通， 确保管网内积水及时排出，以预防管内压力过大损坏曝气器。有些  曝气系统排水阀不便操作，这样管网中的污水长期得不到排除，就  会造成管道压力升高，不但浪费能源，还会影响系统的安全。\n(3)密切关注曝气器阻力变化和鼓风机的压力上升的情况，及时处理堵塞问题。可采用定期核算比能耗和观察风机压力上升趋势 等方法及时发现堵塞现象。当发生堵塞初期，可用甲酸在曝气竖管上注入，以溶解堵塞在孔眼中的油脂、污泥。\n(4)防止重物、尖锐物落入水中使曝气管道破损进泥。\n(5)注意布气管道及支架的腐蚀情况，如有可能，应定期放空 水池进行维修，及时加固支架，修补破损的防腐层。为减少水下管 道的腐蚀，采用不锈钢管比碳钢管道更有利于整个系统的节能。\n(6)有些曝气器的材质与废水中的某些化学成分起反应，加速 曝气系统的老化。老化橡胶膜的孔径大小不均，充氧能力和氧利用 率下降，能耗上升。因此，在曝气器的材质方面要高度重视。在确 定曝气器的材质前，应做必要的试验；而在材质确定之后，则要注 意密切监视废水组分的变化和设备的正常运行。如，三元乙丙橡胶 不宜在含油量较高的污水中使用，因此，当采用这种材质的曝气器 时，要防止鼓风机等设备严重漏油或企业倾倒废油以损坏橡胶膜微 孔曝气器。\n最后，也是非常重要的一点，就是多与微孔曝气器生产厂商和材料供应商联系，共同探讨运行中已经发生或可能会发生的问题， 并在管理中严格执行设备操作规程。"]
[11,"设计过程中如何考虑曝气系统的节能?","曝气系统是指将空气或氧气引入污水的有关设备、管道、材料 和附件。对鼓风曝气系统而言，主要是指风机和曝气器。\n曝气过程是活性污泥法的中心环节，也是污水处理过程中能 耗最大的工序。曝气系统在设计阶段的节能考虑主要有以下几方 面：选择并合理布置高效曝气器；在时间和空间上合理并准确控制曝气池内的溶解氧；适当缩短污泥龄 (mean cell residence time, MCRT)。\n(1)选择高效的曝气设备\n仅从降低能耗的角度考虑，表面曝气的性能要优于穿孔管曝 气，微孔扩散器效率高于中气泡、大气泡扩散器，亦优于表面曝气 机。虽然表面曝气机械氧的利用率低，但不需要修建鼓风机房，不 需设置大量布气管道和曝气器，且曝气直接能耗和间接能耗低，因 此与微孔扩散器相比各具特色，在设计中，应综合考虑采用。 一般 认为，除一些特殊情况(如污泥的好氧消化)外，微孔曝气系统更 具优势。几种主要空气扩散器的性能比较见下表：\n| 型式 | 性能 | 氧利用率/% | 动力效率/[kg/(kW·h)] | 服务面积/(m³/座) |  \n| --- | --- | --- | --- | --- |  \n| 大中气泡型 | 固定 单螺旋 | 7.4~11.1 | 2.2~2.48 | 5.0~6.0 |  \n| 小气泡型 | 固定 双螺旋 | 9.5~11.0 | 1.5~2.5 | 5.0~8.0 |  \n| 小气泡型 | 固定 三螺旋 | 8.7 | 2.2~2.6 | 3.0~8.0 |  \n| 其他 | 水下 叶轮 曝气机 | 6.5~6.8 | 1.1~1.4 | 4.0~5.0 |  \n| 其他 | 盆型 曝气器 | - | - | - |  \n| 其他 | 金山 I型 | - | - | - |  \n| 其他 | 射流 曝气器 | 16.0 | - | - |  \n| 其他 | 微孔 曝气器 | 16~20 | 1.6~2.2 | 0.17 |\n由于微孔曝气系统最大的问题是曝气器的堵塞和老化，因此， 如何防堵和防老化成为众多曝气厂商竞相研究的问题，市场上也有  了众多的品牌和类型。但在设计和选用时不能只听信厂商的样本介  绍，应尽可能创造条件进行必要的现场试验。\n(2)合理布置曝气器\n活性污泥法的曝气器应按微生物反应规律布置，使供气量在曝 气池的各段内与该段微生物反应需氧量相适应。如传统活性污泥法 就应布置成渐减曝气的形式，否则，就会出现前段供氧不足，后段 供氧过剩的现象，既不节能，也影响处理效果。\n另外，传统的曝气池，曝气管有时采用单边布置形成旋流形式，过去认为这种方式有利于保持真正推流，可以减小风量，但经 过多年实践与研究发现，这种方式不如全面曝气效果好。全面曝气 可使整个池内均匀产生小旋涡，形成局部混合，同时可将小气泡吸  至1/3到2/3深处，提高充氧效率。微孔曝气器应布满 整个曝气池底部。德国的一项研究结果表明，在所有曝气系统中， 布满曝气池底部的微孔曝气器系统的传氧效率最高可达3kgO_2/    (kW·h),见下表：\n| 曝气方式 | 充氧效率 [kgO_2/(kW·h)] |  \n| :---: | :---: |  \n| 单边曝气 | 1.05 |  \n| 全面曝气（间距6.1m） | 1.57 |  \n| 中心曝气 | 1.33 |  \n| 全面曝气（间距3.05m） | 1.82 |\n(3)合理设计池形\n曝气池的池形会影响曝气设备的氧转移性能，而每种曝气池形 的影响又有所不同。例如在3～7.6m 的池深范围内，深度对小气 泡的总充氧效率几乎没有影响，而当淹没深度从3m 增加到7m,  大气泡扩散装置的充氧效率提高了20%～30%。\nRooney 指出，在最佳池形设计条件下，淹没式涡轮曝气和扩  散曝气的充氧效率可提高50%。 一般而言，横向环流混合型较好， 扩散装置对称并均匀的分布在池底。\n表面机械曝气在高动力密度下，可能出现额外的问题，因为相 邻曝气器间的相互干扰，产生波浪而降低充氧效率。这可通过在各个曝气器之间设立隔板而解决。\n(4)曝气设备供氧量的自动调节\n随着污水厂水质和水量的变化，需要时时调节曝气设备的曝气  量，曝气量的调节方式有控制多组曝气池或多组曝气单元的运转、使用可调节的曝气系统、采用计算机实时控制的曝气系统、分期建 设、分期使用曝气池等。目前，在工程建设中由于投资限制，自动 调节被认为是运行期间才考虑的事，往往把这部分费用省去或大幅削减。\n"]
[12,"如何选择高效的曝气器?","活性污泥工艺的目的是在保证出水水质的前提下使运行费用最 节省，而充氧是保证污水处理系统生物活性和运行操作经济性的一 个重要因素，因此，需要选择最高效最经济的充氧方法。高效(高 传氧效率)曝气器的选用至关重要。\n氧传递效率取决于很多因素，包括扩散器的类型、大小、形式 和淹没深度，液体的搅拌情况，曝气池的深度，气泡的大小和粒径 分布，气体的流速，曝气区液体的上升速度以及污水的性质等。\n单位容积内的氧传递速度 (oxygen     transfer     rate)  记 作 OTR, 在稳态条件下，其表达式为：\n\\begin{gathered}\n\\mathrm{OTR}=\\frac{\\int_{0}^{h}(K_{la})_{x}(C_{x}^{*}-C)A\\mathrm{d}x}{V} \\\\\n\\mathrm{OTR}=K_{la}(C^{\\star}-C) \\\\\n\\mathrm{OTE=OTR/总供氧量}(\\%) \\\\\nSAE=OTR/P \n\\end{gathered}\n式 中 ，K_{la} 、C^{*} 、A 、V       分 别 为 体 积 传 质 ( 氧 ) 系 数 、 饱 和 溶 解氧浓度、曝气池的面积和容积； SAE为 曝 气 器 的 动 力 效 率 ；P为所用的电机功率。\n从以上几式可知，判断曝气器高效的指标应是 OTE, 而 节 能 指标主要是看 SAE  值。因此，要选择高效节能的曝气器，既要单 位供气量情况下充氧能力高，又要动力效率高。\n要提高传氧速度或充氧能力，有两种方法：\n一是提高推动力， 即加大C^{*}-C 的值，这可以从加大溶解氧的饱和值C^{*}或 减 少 溶 解氧的控制目标值 C 来解决，与曝气器本身无关。加大溶解氧的 饱和值C^{*},可从降低水温(溶解氧浓度与水温成负相关)、加大 曝气池水深、提高氧分压(采用纯氧曝气法、深井曝气法、加压曝 气法等);而减少溶解氧的控制目标值，则通常是采用自动化操作、 精细化操作来实现。\n另一种方法是提高 K_{la}值。M.BAYRAMOG LU 等人提出曝气器的 K_{la}计算公式为：\nK_{la}=6.858d_{B_{h}}^{-1.309}v_{G_{0}}^{0.926}\\left(\\frac WH\\right)^{-0.488}\\times\\left(\\frac Hh\\right)^{1.623}\\times\\frac{p_{\\mathrm{h}}^{0.074}-p_{\\mathrm{h}}^{-0.436}}{p_{\\mathrm{h}}-1}\n\\begin{aligned}&\\text{式中,}d_{\\mathrm{B_h}}\\text{为气泡在水深 }h\\text{ 处的直径;}v_{G_0}\\text{为气体在一个大气压}\\\\&\\text{下流向曝气区的气体体积流速;}W\\text{ 为曝气区宽度;}H\\text{ 为曝气区高}\\\\&\\text{度;}h\\text{ 为曝气器的淹没深度;}p_\\mathrm{h}\\text{ 为水深 }h\\text{ 处的压力。根据上式},\\\\&\\text{可以估算出不同曝气器的 }K_{la}\\text{值。当气泡减少、流速加大都会加大}\\\\&K_{la}\\text{,从而提高充氧能力。}\\end{aligned}\n由以上的分析可知，判断曝气器是否节能，还要求阻力低，这 样，所需鼓风机功率才会低，动力效率才会高。因此，要综合比较 这两方面的指标。"]
[13,"如何通过提高传质推动力(C^{*}-C)实现节能?","提高传质推动力，也即加大C^{*}-C值，这可通过降低 C 值和 提高C^{*}来实现。\n\\text{因 }C^*=\\beta\\rho pC_{\\mathrm{sm}(T)}\n式中，β为含盐量对氧饱和度影响的修正系数，含盐量越高,其值越低。因此，如果在好氧生化处理前降低含盐量，会提高β 值，也相应提高推动力。而当污水pH过低或过高时，需要进行化  学中和，无疑会增加盐含量。为减少含盐量，可要求各排污点源清  洁生产，减少污水中的盐含量，并保持pH 值在6～9的允许范围。\nρ为当地实际大气压与标准大气压的比值；由于污水处理厂所 处位置很难改变，此参数可视为常数。\np 为压力修正系数，按下式计算：\np=\\frac{p_b}{0.206}+\\frac{O_t}{42}\n式 中 ，p_b为空气释放点处的绝对压力，MPa,   按下式计算：\np_\\mathrm{b}=p_\\mathrm{a}+\\frac{H_1}{100}\n式中， p_a是当地大气压， MPa;H_1是曝气器空气释放点距水 面高度， m;O_t是空气溢出池面时气体中氧的百分数，按下式 计算：\nO_t=\\frac{21\\times(1-E_A)}{79+21\\times(1-E_A)}\\times100\\%\n式 中 ，E_{A}  是曝气器氧的利用率，以%计，可由各厂商的样本查得。\n为提高压力修正系数，可通过增加水深和提高氧利用率的方 法。但同时更要注意，随着水深的增加，鼓风机的输出功率也会成 倍增加。因此，需要权衡对各方面的影响，找出曝气器的最佳工作 水深。\nC_{sm(T)}为 T℃ 时曝气池中溶解氧饱和度的平均值，其值与温度 成负相关。温度的高低对推动力影响较大。对某些工业废水如印染 废水来说，过高的水温可能会使得曝气系统的效率大大降低。水温 过高还使得吸附能力下降，影响出水水质(但较高的水温也有其有 利的方面，如加大α值提高了传质系数)。因此，可要求各排污单 位进行点源处理时一并解决水温过高的问题，使其在生物处理的合 适范围。"]
[14,"如何提高污水的氧传质系数 K_{la}以实现节能?","污水中的氧传质系数 (Kl 铷)污水与清水中的 (Kla) 清水不同，其 值受污水的性质影响较大。为表征这两种传质系数的差异，引人了α值：\n\\alpha=\\frac{(K_{la})_{\\text{污水}}}{(K_{la})_{\\text{清水}}}\n因此，提高α值，可以提高污水中的氧传质系数。\nα与污水水温、水质、曝气器的类型、气体流速、曝气池池体 尺寸、混合程度等多种因素有关。 一般说来，有以下规律：\nα 随污水水温升高而升高。提高温度有利于减小双膜厚度，加快传质。但正如前一问题所述，温度对氧传质有着双重影响，需要 综合考虑。\nα受污水中的有机物含量的影响较大。实践证明，随着污水 处理程度的提高， a 值可从曝气池入口处的0.2 提高到出口处的 接近1。特别需要说明的是，表面活性剂对α值的影响很大，可 显著降低其值。因此，减少洗涤剂等表面活性剂的含量，或在生 物处理前采取一定的物理化学方法使之去除，将有利于提高 α值：\nα还与曝气器的类型有关。当污水中含有一定量的表面活 性剂时，对微孔曝气器的影响较大，而对粗泡曝气器、机械曝 气器的影响较小。因此，在处理这类废水(如染整废水、洗衣 房废水)时，要充分考虑这一特点。不同曝气系统的α典型取 值见下表：\n| 曝气类型 | α值 |  \n| :---: | :---: |  \n| 粗泡曝气 | 0.80 |  \n| 微孔曝气 | 0.45 |  \n| 射流曝气 | 0.75 |  \n| 表面曝气 | 0.85 |  \n| 水下曝气机 | 0.85 |\n由上表可知，机械曝气系统的α值较高而微孔曝气系统的较 低，尤其是在推流式曝气池的前几个廊道。因此，为了充分利用这 两个系统的优点，有的设计将这两种曝气系统混合采用，即在曝气 池前端采用机械曝气，待α值提高后，在曝气池的中后端采用微孔 曝气。还有的设计采用微孔曝气加潜水搅拌器的形式，也是为了提 高α值和提高氧利用率。\nα还与空气的流速和湍流程度有关。随着流速的提高和雷诺数 的加大，α值也会相应提高。从下图中可以看出，当雷诺数 Re 升高到絮流区后α呈增加趋势。\n综上所述，在选择曝气设备时，应认真考虑α值对曝气效率和 能耗的影响，必要的情况下应做试验验证。\n@CC18.jpg@$"]
[15,"低溶解氧污泥微膨胀的节能原理是什么?","低溶解氧控制是将曝气池内的溶解氧 (DO)  控制在一个较低 的水平。 一般在曝气池管理时将 DO 控制在2mg/L  左右，而低溶 解氧控制条件下可将 DO 控制在1mg/L 以下。\n污泥微膨胀是指 SVI 值在150～250mL/g  的状态。在这种状 态下丝状菌将得到适度增长，又不至于引发污泥膨胀。\n微膨胀状态下曝气系统可以节能，是由于以下几个方面的原 因 ：\n(1)低溶解氧下，氧推动力加大，氧转移效率提高。\n由双膜理论可知，在气膜中存在氧的分压浓度，在液膜中存在 氧的浓度梯度，它们是氧转移的推动力。而氧难溶于水，因此氧转 移决定性的阻力集中在液膜上，通过液膜的转移速度是氧转移过程 的控制速度。\n氧气在混合液中的传递速度由下式表示：\n\\mathrm{d}C/\\mathrm{d}t=K_{l\\mathrm{a}}(C^*-C)\n式 中 ，K_{la}为氧总转移系数(1/h);C^{*}和 C 分别是氧的饱和 浓度和液体中氧的浓度， mg/L。  当混合液中氧的浓度维持在较低 的水平时，相对于高溶解氧， C*-C 较高，推动力较大。由于具有较大的推动力，氧的转移速率也比高溶解氧时高。当混合液中氧 的浓度为零时，由于具有最大的推动力，对应的氧转移速率最大。 因此，如果采用低溶解氧污泥微膨胀方法处理污水，将会提高氧转 移速率，从而达到节能的效果。\n(2)低溶解氧微膨胀状态下，丝状菌得到适度生长，吸附作用 增强。\n活性污泥中一直存在菌胶团细菌和丝状菌两类不同的微生物。 这两类细菌的生长都需要氧，溶解氧是它们代谢活动过程中的基  质，当曝气池内溶解氧不足时(即低溶解氧),溶解氧就成为微生  物生长的限制性基质。由于丝状菌具有较低的氧饱和常数和最  大比生长速率μ_{max}值，在低溶解氧浓度条件下，具有相对较高的生  长速率，从而具有竞争优势。另外，丝状菌还具有比表面积大的特  点，结合扩散选择理论，在低溶解氧条件下，丝状菌将充分利用其  生理和生态特性快速繁殖。\n丝状菌得到适度生长，吸附作用增强。由于适宜数量的丝状菌  形成的污泥絮体网状结构在沉淀过程中对上升水流起到过滤作用， 并吸附和截流水中细小颗粒物和游离细菌，又可保持良好的沉降性  能，从而产生清澈的出水水质。同时，由于污水中的有机物被吸  附，变成剩余污泥排出系统之外，不再需要氧气进行氧化分解，相 应减少了空气和氧气的供应。\n(3)在低解氧下运行能实现较好的同步硝化反硝化，相应减少 氮的硝化所需要的供氧量。\n大量的研究表明，维持好氧段在低解氧下运行能实现较好的同 步硝化反硝化，这不但会提高系统整体的脱氮效果，还会减少对有 机氮、氨氮硝化所需要的氧量，相应节省了鼓风供氧费用。另外，对于带有回流系统的除磷工艺，维持好氧段在低 DO下(1mg/L左右)运行，有利于厌氧段磷的释放，而且不会影响好氧段的吸磷。\n"]
[16,"曝气自动控制的节能原理是什么?","在污水活性污泥处理工艺中，需要不断地向曝气池充氧，以供 微生物生长和分解污染物所需要的氧气。以前主要是采用人工手动 方法(简单的开停控制)来控制供氧。\n由于曝气控制涉及空气的时间和空间分布，且受污水流量、污 水浓度和温度的影响，需要对多个阀门、布气设备、供氧设备(风 机和曝气机)进行调节，人工操作劳动强度大、控制的准确度不 高，并且受操作管理人员素质的影响较大，因此采用人工控制不但 会影响到处理能耗，严重者还会影响出水水质，甚至危及设备的安 全运行。\n由于曝气环节占了污水处理厂最大的能耗，采用自动控制的目 的就是希望能够通过这种方法实现双重目的：既经济节能，又出水 达标。也说是既要保证生物处理所必需的氧量，又不使曝气量不足 或过高。空气过量意味着能量的浪费。此外，过度地曝气还会带来 污泥分散、不易沉降，使得二沉池出水悬浮物含量升高的问题。而 曝气量不足显然会影响出水水质。\n曝气自动控制的方法是通过传感器来间歇或连续测量曝气池中 的溶解氧含量，将信号变送后传至控制器，从而控制曝气设备(曝气机或鼓风机)的运转(如下图)。\n@CC19.jpg@$\n曝气系统自动控制节能的原理有以下几个方面：\n(1)通过控制较低的 DO 设定值实现节能\n曝气池内供气量的控制可由以下两式表示：\nK_{l\\text{a}}(q_{\\text{air}})=k_{1}(1-\\mathrm{e}^{-k_{2}q_{\\text{air}}})  （1）\n\\frac{\\mathrm{d}(DO(t))}{\\mathrm{d}t}=K_{l\\mathrm{a}}(q_{\\mathrm{air}}(t))\\bullet\\left[DO_{\\mathrm{sat}}-DO(t)\\right]+\\frac{Q}{V}\\bullet\\\\\\left[DO_{\\mathrm{in}}(t)-DO(t)\\right]-R(t) （2）\n式中：\n\\begin{aligned}\nK_{la}(q_{\\mathrm{air}}(t))—& 氧传递速率,其值是空气流量的函数,单 \\\\&&&位是,L/h; \\\\\nq_{\\mathrm{air}}-& 空气流量,m^3/h; \\\\\nk_{1}-& \\text{常数,L/h;} \\\\\nk_{2}-& 常数,h/m^3; \\\\\nDO_{\\mathrm{sa}} _{t}- & \\text{DO 饱和浓度,mg/L;} \\\\\nDO(t) \\text{一} & \\text{曝气池内 DO 实际浓度,mg/L;} \\\\\nDO_{\\mathrm{in}}(t) \\text{一} & -进水中DO浓度,mg/L,其值通常认为 \\\\&\\text{是零;} \\\\\n\\text{R(t)} \\text{一} & 微生物内源呼吸耗氧速度,mg/(L·h); \\\\\n\\text{Q(t} \\text{)一} & 进水流量,m^3/h; \\\\\n\\text{V-}& 曝气池容积,m^3; \\\\\nq_{\\mathrm{air}}(t)& ——空气流量,m^3/h。 \\end{aligned}\n公式(1)表示了空气量与K_{la}呈非线性关系；公式(2)表示了 空气流量与 DO 的关系。\n从式(2)可以看出，稳态条件下，即 d(DO(t))/dt=0 时，若 DO 浓度接近于溶解氧饱和浓度，氧传递的推动力就会降低。因为 大气量会导致 DO 值升高，而Kla又是非线性的，因此，大气量将 会导传氧效率下降。因此，控制一个合适的 DO 值 ( 如 2mg/L)比高 DO 值更为经济节能。不同 DO 设定值时的能量节省情况(如下图)。\n@CC20.jpg@$\n(2)通过实现对设定 DO 值的精准控制实现节能。\n由于 DO 控制是一个多参数、多关联、大滞后的系统工程，人 工方法往往造成波动过大，而通过自动控制却可以精确地实现控制目标。也就是说，通过自动控制可以降低控制值的偏差。而降低偏 差也是可以实现节能的。 \n(3)通过减少空气的供应，降低了系统的阻力，从而降低了鼓 风机出口压力，实现了节能。\n另外，通过自动控制还可以改变供气在时间和空间上的分布，从而使布气更加合理，能耗更省。"]
[17,"污泥处理如何节能?","污泥处理工艺是将污水处理过程中产生的污泥通过减容、减  量、稳定以及无害化的过程，主要包括污泥的浓缩、贮存、消化、 脱水和干化等过程。耗能设备包括浓缩池的驱动电机、贮泥池内的  搅拌装置、污泥脱水机械、投加药设备、消化池的污泥加热设备、 污泥泵、沼气压缩机或螺旋桨的驱动电机等。\n污泥处理从系统的角度来考虑节能，应注意以下方面：\n(1)提高进料污泥浓度，即提高含固率。这样做既减少了污泥 处理与污水处理之间不必要的污水输送，也可使浓缩时间、消化时 间延长，从而更有效地利用了污泥处理设施。另外，保证生化系统 的稳定，做到均匀排泥、泥质均匀也是非常重要的前提。\n在污水处理厂既有生化剩余污泥，又有初沉污泥和化学污泥  时，应进行试验，来决定各污泥是否需要混合处理或是单独处理。 一般说来，集中混合处理更有利于保证污泥性质的稳定，从而减少 污泥处理处置费用。\n(2)在设备选用时，应采用生命周期费用分析，而不应仅以采 购价格来决定设备是否购进。由于污泥处理设备繁多、质量参差不 齐，对每个厂的适用性不同，国内国外生产厂家众多，工作原理各 不相同，需要进行综合比较、权衡，找到最适用的设备。特别要重 视设备在污泥处理处置过程中的物料消耗和能耗，而不应一味追求 外观、时尚、便宜。在污泥整体处理工艺的选定也应如此。\n(3)污泥处理不但要考虑节能，更重要的是争取产能，即从污 泥中回收能量。目前，回收能量主要有两种方式， 一是污泥厌氧消 化气利用， 一是污泥焚烧热的利用。另外，还有一种方法是通过消 化气产氢，制作燃料电池。其中，污泥焚烧前需要进行污泥脱水， 尽管其能量转化效率可达80%,但由于设备投资较高，这种处理 方式很少被直接采用，往往与水泥生产、制砖工艺、固体废物焚烧 等联合，既处理了污泥，又利用了其中的物质和能量。厌氧消化气 利用，是指消化气通过内燃机或燃料电池转化为机械能或电能(沼 气发电),同时将废热回收于消化污泥加热。这种热电联产的方式 被称为CHP,   其能量转化效率50%～60%,技术比较成熟，是目 前处理污泥最主要的方法。燃料电池是一种新型清洁能源，但目前 还处于技术发展阶段，能量利用率一般不高于30%。\n(4)建立综合评价指标，以做到节能指标的量化。由于污泥处 理系统的能耗涉及水(设备和滤布冲洗)、电、药剂(脱水絮凝 剂)、热(厌氧消化池加热)、易损件等诸多消耗指标，较难进行节 能指标的核实。在这种情况下，可从企业的实际情况出发，将各项 消耗统一折算为费用指标。如某厂在制定污泥处理系统的节能规划 时，使用类似“费用(元)/吨干泥”这种综合指标来指导节能工 作的开展。"]
[18,"污泥浓缩过程中如何节能?","污泥浓缩是污泥处理的第一道工序。通过污泥浓缩，去除大部 分的自由水和部分间隙水，可使污泥浓度由浓缩前的0.51%提高 到3%～5%,体积减少为原来的1/10～1/5,为后续的污泥稳定工 艺提供了条件。浓缩的方法主要有重力浓缩、气浮浓缩、设备浓缩 (包括离心浓缩、带式浓缩机浓缩和转鼓机械浓缩)等，其直接能 耗并不大，且主要是消耗在相关设备电机的运转上。\n污泥浓缩阶段的节能措施有：\n(1)浓缩方式优选，在满足工艺要求的前提下，尽可能采用节 能工艺。下表为污泥浓缩常用方法的能耗情况。从表中可以看出，重力浓缩法比能耗最低，操作简单、经济，是国内外采用最广 泛的污泥浓缩方法。由于我国经济尚不发达，且污泥中有机物含量 低，重力浓缩将是我国今后主要的污泥减容手段。\n| 浓缩方法 | 污泥类型 | 浓缩污泥含固率/% | 比能耗 kW·h/tDS | 比能耗 kW·h/m污泥 | 药耗 (kg PAM /t DS) |  \n| :---: | :---: | :---: | :---: | :---: | :---: |  \n| 重力浓缩 (71.50%) | 初沉池污泥 | 8～10 | 1.3～2.9 | 0.04～0.14| 0 |  \n| 重力浓缩 (71.50%) | 剩余活性污泥 | 2～3 | 4.41～3.2 | 0.02～0.10 | 0 |  \n| 机械浓缩 (21.40%) | 离心浓缩 | 剩余活性污泥 | 200～300 | 0.8～1.2 | 0 |  \n| 机械浓缩 (21.40%) | 带式浓缩机 | 剩余活性污泥 | 140～300 | 0.5～1.2 | 0.3～1 |  \n| 机械浓缩 (21.40%) | 转鼓浓缩机 | 剩余活性污泥 | 30～120 | 0.15～0.5 | 0.2～2 |  \n| 机械浓缩 (21.40%) | 螺压浓缩机 | 剩余活性污泥 | 50～100 | 0.2～0.4 | 3～7.5 |  \n| 气浮浓缩 (7.10%) | 压力溶气气浮 | 剩余活性污泥 | 100～240 | 0.4～1.0 | 0 |  \n| 气浮浓缩 (7.10%) | 压力溶气气浮 | 剩余活性污泥 | 50～150 | 0.2～0.6 | 0.2～1.5 |  \n| 气浮浓缩 (7.10%) | 生物气浮 | 剩余活性污泥 | 10～30 | 0.05～0.12 | 16～30 |\n在工艺有特别要求的情况下，应首先满足工艺的要求。如，在 要求除磷的场合下应避免选用重力浓缩池，防止含磷污泥水重新回 流到进水泵前的集水池，致使部分总磷在系统内循环。青岛市某污 水处理厂采用机械转鼓浓缩机替代重力浓缩池，既节约占地，并且 因剩余污泥得到及时浓缩(浓缩后污泥含固率为5%～6%),减少 了磷释放的机会，也避免了剩余污泥浓缩过程中的污泥上浮。\n(2)当浓缩池数量与设计所处理的泥量不符时，应摸索最佳运 行方式。由于种种原因，产泥量可能会与设计相差较大。当少于设 计值时，污泥浓缩时间可能过长，产生酵化现象，不利于脱水。此 时，可停运部分浓缩池；另一种方法是改连续进泥连续出泥为序批 式进泥和排泥，可保持浓缩后污泥浓度的稳定。而当泥量大大超过 设计值时，可考虑投加絮凝剂以改善浓缩效果。这样，表面上看浓 缩工序的间接能耗增加了，但从整个系统来看还是值得的。\n(3)浓缩后的污泥通常在贮泥池中存放，以供直接脱水或污泥厌氧消化。为保证泥质均匀，常采用机械搅拌。可根据实际情况将 之改为空气搅拌，可以在混合的同时利用其中的氧气，使污泥减 量，并防止污泥水解发酵，改善污泥的脱水性能，从而降低整个泥 处理系统的能耗。\n例如，某厂有三种不同性质的剩余污泥：初沉污泥、剩余活性 污泥和投加铝盐后产生的化学污泥。在设计时采用各自单独浓缩的 办法，浓缩效果不佳，含水率高，脱水药剂的选择也较复杂。后经 过技术改造，使三种污泥进行混合浓缩，并对浓缩后的污泥使用温 度较高的压缩空气搅拌，达到了污泥减容减重的目的。"]
[19,"污泥在消化过程中如何节能?","污泥厌氧消化是将有机物转化为沼气的产能过程。为实现这一 目的，消化过程中需要提供一定的热量以维持消化温度的稳定，需 要消耗一定的电能来保证消化池内的污泥混合，加大传质反应速 率，有时也需要投加化学品来维持消化池内的碱度。\n污泥消化有高温和中温消化两种形式，高温消化反应速度快， 但供热和保温要求高。工程上， 一般采用中温消化(35℃左右)。 但是当投配率过低时，可考虑采用常温消化以节省能耗。\n污泥在消化过程工艺段，节能的重点应放在产能方面，可以考 虑的措施有：改进消化池池形，以改善污泥的混合效果，加大沼气 产率。由于蛋形消化池的混合条件大大优于平底消化池，近年来得 到了大量应用；在可能的情况下，应加大消化污泥中初沉污泥的比 例，这是因为初沉污泥的产气率与剩余活性污泥相比，可提高一倍 以上；在有条件的地方，可以将污泥与粪便、秸秆等有机废物一起 进行“共消化”,以提高产气率。\n厌氧消化过程中的两个主要控制参数是投配率和污泥龄。优化 这两个控制参数可以提高沼气产率。污泥消化时容易产生酸化现 象，影响沼气的产生，在运行管理中要注意加强对 pH、 碱度的分 析，防止异常情况的出现。\n进泥的含固率也是一个重要参数。若含固率太低，进料中的有机物浓度不够，消化停留时间也会变短，这将影响沼气的产量。但 如果含固率太高，有可能影响污泥在反应器内的混合，反过来也会影响产气。因此，进泥的含固率应根据运行经验优化确定， 一般说来，宜在5%以上。"]
[20,"污泥脱水过程中如何节能降耗?","污泥脱水占污水处理厂的能耗较大，而且涉及污泥、药剂、冲 洗水、输送污泥泵、脱水机械、溶药系统、药泥反应系统等多种因 素，因此，要对影响节能的因素进行逐条梳理，找出要因，各个突 破。常见的污泥脱水方式及其电耗情况见下表：\n| 污泥脱水方法 | 脱水后含水率/% | 污泥脱水后状态 | 燃料消耗/(MJ/kg) | 电耗/(kW·h/t) | 投药种类 | 数量/(kg/t) | 间接能耗/(kW·h/t) | 总能耗/(kw·h/t) |  \n| :---: | :---: | :---: | :---: | :---: | :---: | :---: | :---: | :---: |  \n| 干化床法 | 30～80 | 泥饼状 | 23.24 | 1.76 (1.1~2.2) | 聚合物 | 25 | 5.51 | 14.6 (13.9~15.0) |  \n| 真空滤机法 | 60～90 | 泥饼状 | 无 | 57 (33~77) | 聚合物 | 4 | 0 | 61 (37～81) |  \n| 离心机法 | - | - | 无 | 22 (11~33) | 聚合物 | 4 | 0 | 26 (15～37) |  \n| 板框压缩法 | 55～90 | 泥饼状 | 无 | 39 (33~55) | Ca(OH)₂ + FeCl₂ | 150 | 121 | 169 (157~179) |  \n| 带式压缩法 | 65～90 | 泥饼状 | 无 | 40 (33~66) | 聚合物 | 4 | 0 | 61 (37～81) |  \n| 双滚挤压法 | - | - | 无 | 35 (33~55) | 聚合物 | 4 | 0 | 39 (37～59) |  \n| 投药法 | - | - | - | 无 | 3.1 | - | - | - |\n污泥脱水的目的是降低泥饼含水率。由于含水率高的泥饼其体 积大，热值低，易产生二次污染，并且直接影响对污泥的贮放、运输、干化、焚烧和其它形式的综合利用。因此，可以降低脱水污泥 的含水率作为中心，系统地研究各影响因素，是节能降耗，减少废 弃物产生的一个重要手段。\n但如何降低污泥含水率，却是一个比较复杂的问题。这不仅与 污泥本身的性质有关，还涉及浓度和脱水设备、调质药剂的选择和 投加，以及运行操作参数和人员技术水平，需要具体问题具体分 析。 一般说来，要注意以下几点：\n一要认真分析污泥的性质，掌握泥性，以便对症下药；通过 现场试验和走访同类型的污水处理厂，选择适合本厂实际的脱水方 式和脱水机械。不同的调查，可能会得出截然相反的结论。例如， 根据陈宏儒等人对各种脱水方式能耗的调查，认为离心法和干化床 法的能耗最省；而据孟德良等人的调查，几种脱水机械的比能耗分 别是离心分离机35～55kW·h/kgDS;      离心压缩机50～60kW·h/kgDS;  带式压滤机15～30kW·h/kgDS;        板框压滤机40～55kW  ·h/kgDS;     膜压滤机55～85kW·h/kgDS 。  表明带式压滤机耗能 最小，是设计时优先选择的脱水设备。因此，这些数据只可作为参 考，必须结合现场试验进行方案比较和设备选优。\n二是选择高效絮凝剂并合理选用投加量；絮凝剂的品牌、生产  厂家差别很大，有国内产品和国外产品，有干粉药剂和胶体药剂， 有阴、阳离子型产品，还有分子量、电荷、离子度等方面的差别， 存在着合成方式不同和产品质量控制方面的差别，因此，用户在选  择絮凝剂时需要进行多方面的权衡。为便于各类产品的对比， 一般  可采用物料消耗和费用双控制法。\n三是精心操作，科学调整各环节之间关系，提高固相捕集率， 降低泥饼含水率从而达到节约用电、用水，降低运输费用。\n四是严格操作维护规程，提高设备利用率，降低检修费用。"]
[21,"如何降低在污泥调质中絮凝剂 PAM  的消耗量?","污泥脱水过程中常用聚丙烯酰胺 (PAM)   进行调质，以降低 污泥比阻，便于机械脱水。\nPAM 的消耗量涉及的因素较多，包括污泥的性质、浓度， PAM 药剂的分子量、电荷等性质、药剂的浓度，反应的条件，设  备的效率等。因此，欲降低药剂的消耗量，必须从“人、机、料、 法、环”等多个因素着手，管理好污泥浓缩、混合，药剂的贮存、 运输、泥药的反应等多个环节，多管齐下，综合治理，并抓住主要 的影响因子，才能收到较好的效果。\n一般而言，要注意做好以下几点：\n(1)保持污泥性质的稳定，防止污泥的腐化与酸化。由于污泥 指数的高低影响到调质药剂的用量，特别是污泥膨胀时将造成调质 药剂用量成倍提高，浓缩困难，脱水后含水率大幅上升，甚至难于 结成泥饼，因此，还应特别注意生化系统的稳定，避免污泥膨胀。\n(2)经常进行污泥的调质试验，并进行相应的经济分析，以确 定最佳的调质药剂的种类、型号和用量。比较不同的稀释浓度对消 耗量的影响，以确定最佳值。 一般情况下，可配成0.05%～0.1% 的溶液。\n(3)保持 PAM 药剂性质的稳定。在储存时要预防受潮变质， 药效降低；在运输和上料时注意成品保护，减少散失。经常可以看  到有些泥处理车间PAM  因管理不当而出现“漏”落地上的现象， 既浪费了药剂，又造成地面很滑，不便操作，还存在安全隐患。在  输送 PAM 溶液时，更要防止机械剪切力破坏其分子结构。 一般情  况下，不宜使用离心泵，管道流速不宜过高，管路不宜过长。 PAM 宜随用随配，避免因长时间存放而变质。同等条件下，宜优 先使用胶体而非粉剂。\n(4)创造良好的泥药反应环境，使药泥充分混合，充分反应， 形成大而结实的絮团，最大限度地提高药效。在脱水设备中，要注意 观察絮凝反应罐内的反应情况，防止出现短流现象、过度搅拌、停留  时间过短等问题。当发现反应罐的情况不理想时，应进行必要的改造。\n(5)PAM   在冬季时不易溶解，药效降低。应选择合适的溶解设 备，防止出现“鱼眼”现象。湿度大的时候，也要采取相应的措施。"]
[22,"如何通过优化泥龄并实现节能降耗?","污水生物处理是一个多控制参数的工艺过程，常见的控制参数 有用于供氧的气水比、溶解氧浓度，有用于生物量控制的曝气池污 泥浓度、污泥龄、回流比、排泥量等。其中最常用的控制参数为溶 解氧浓度和污泥龄。优化溶解氧控制对节能的影响将在下个问题中 进行叙述，此外，通过对泥龄的优化控制也可实现节能降耗。\n泥龄对节能有两方面的影响；曝气池的供氧和污泥处置。过长 的泥龄，会导致系统去除单位有机物的耗氧量增加，二沉池出水 SS 含量升高，水质变差，但又可以降低污泥产量，减少污泥处理 成本；如果过量排泥导致系统泥龄偏短，会使活性污泥吸附的有机 物来不及氧化，出水水质也会变差，同时增加了污泥处置负担，但 短泥龄同时又具有曝气费用低的优点。因此，如何优化泥龄，在保 证出水水质的前提下节约运行费用值得深入研究。\n下表是通过降低污泥龄而节省总费用的分析。从表中数据可知，降低泥龄对不同规模的污水处理厂来说，虽然泥处理处置费用 增加了，但总的费用还是降低了。\n| 处理水量 (mgd) | 增加的污泥处理费用 (m^{3}/d) | 增加的污泥处理费用 (美元/年) | 减少的曝气费用 (美元/年) | 净节省费用 (美元/年) |  \n| :---: | :---: | :---: | :---: | :---: |  \n| 1       | 3780               | 7010                    | 8800                   | 1790               |  \n| 5       | 18900              | 35100                   | 43500                  | 8400               |  \n| 10      | 37800              | 70200                   | 86400                  | 16200              |  \n| 20      | 75600              | 140400                  | 173400                 | 33000              |  \n| 50      | 189000             | 349400                  | 433300                 | 83900              |  \n| 100     | 378000             | 698800                  | 866600                 | 167800             |\n注：1mgd=10^{6}×3.78×10^{-3}m^{3}/d=3780m^{3}/d。"]
[23,"适当降低曝气池溶解氧如何实现节能的目的?","对鼓风机单机而言，供气量的多少直接影响鼓风机的电耗，而 供气量的多少与氧的转移速率直接相关。溶解氧浓度的高低，直接 影响氧的转移速率的快慢。如果能稳定控制溶解氧的一个较低水 平，既可以满足生化反应的需要，也可以提高氧的转移速率，就有 可能减少供气量降低能耗。\n根据溶解氧的质量平衡方程\n\\frac{\\mathrm{d}c}{\\mathrm{d}t}=QC_\\text{进}-QC_\\text{出}-r\\cdot V+K_{l\\text{a}}(C_{s(T)}-C)\n在平衡状态下，dc/dt=0, 假定进水和出水中的溶解氧忽略 不计。\nr·V 则可视为稳态下的耗氧量our, 则\nour=K_{la}(C_{s(T)}-C)\\quad K_{la}=K_{a}g_{a}\n若理论需氧量相等，则在不同设定的C 值有以下等式：\nK_{\\mathrm{a}}g_{\\mathrm{al}}(C_{\\mathrm{s(T)}}-C_{1})=K_{\\mathrm{a}}\\bullet g_{\\mathrm{a2}}(C_{\\mathrm{s(T)}}-C_{2})\n\\frac{g_{a1}}{g_{a2}}=\\frac{(C_{s(T)}-C_{2})K_{a}}{(C_{s(T)}-C_{1})K_{a}}=\\frac{C_{s(T)}-C_{2}}{C_{s(T)}-C_{1}}\n在25℃时，清水饱和溶解氧为9 . 88,污水系数β=0 . 95,考 虑水深作用 (H=10m)\nC_{\\mathrm{s}(T)}=\\beta C_{\\mathrm{s}}(T_{0})\\left[\\frac{p_{b}}{2.066\\times10^{5}}+\\frac{O_{t}}{42}\\right]\n\\begin{gathered}\n上式中,p_b=p+9.8\\times10^3\\times H,H\\text{ 为空气扩散器出口处的安} \\\\装高度,m;p为大气压力,1.013\\times10^5Pa;O_t为气泡离开池面时 \\\\的氧的百分比。 \\end{gathered}\nO_t=\\frac{21(1-E_A)}{79+21(1-E_A)}\\times100\\%\nE_A为空气扩散装置的氧转移效率。对微孔曝气系统而言， E_A可达45%以上。\n则\n\\begin{aligned}&C_{\\mathrm{s}(T)}= 9.88\\times0.95\\times1\\times\\left[\\frac{1.013\\times10^5+9.8\\times10^3\\times10}{2.066\\times10^5}\\right]+ \\\\\n&\\frac{(1-0.45)\\times21}{42\\times[79-21\\times(1-0.45)]}=9.08 \\\\\n&\\text{那么,} 当DO分别控制在2和2.5时的气量之比为 \\\\\n&&\\frac{g_{\\mathrm{al}}}{g_{\\mathrm{a2}}}=\\frac{9.08-2.5}{9.08-2}=0.93 \\end{aligned}\n即空气量可以节省7%。\n而温度上升时，节能效果将更为明显。如对工业废水而言，水 温38℃,则此时\nC_{s(T)}=6.61\\times0.95\\times0.967=6.07\nDO 分别控制在2和2 . 5时的气量之比为\n\\frac{g_{\\mathrm{al}}^{\\prime}}{g_{\\mathrm{a2}}^{\\prime}}=\\frac{6. 07-2. 5}{6. 07-2}=0. 877\n即空气量可以节省12.3%。\n从以上的计算可知，降低溶解氧设定值，可以在保证出水水质 的情况下显著节约空气量，从而达到节能的目的。高水温条件更应重视节能问题。"]
[24,"厌氧氨氧化工艺是如何节能的?","厌氧氨氧化作用即在厌氧条件下由厌氧氨氧化菌利用亚硝酸盐 为电子受体，将氨氮氧化为氮气的生物反应过程。这种反应通常对 外界条件 (pH 值、温度、溶解氧等)的要求比较苛刻，但这种反 应由于不需要氧气和有机物的参与，被认为是值得研究和开发的可 持续污水处理工艺。\n1990年，荷兰 Delft 技术大学 Kluyver 生物技术实验室开发出 厌氧氨氧化工艺，即在厌氧条件下，微生物直接以\\mathrm{NH}_4^+做电子供 体，以\\mathrm{NO}_2^-为电子受体，将NH    或\\mathrm{NO}_2^-转变成N_2的生物氧化 过程。由于厌氧氨氧化过程是自养的，因此不需要另加 COD 来支 持反硝化作用，与常规脱氮工艺相比，理论上可节约100%的碳源 (实际上可节省碳源约90%)。而且，如果把厌氧氨氧化过程与一 个前置的硝化过程结合在一起，那么硝化过程只需要将部分\\mathrm{NH}_4^+氧化为NO_2^--N,   这样的短程硝化可比全程硝化节省62.5%的供氧 量和50%的耗碱量。Sharon-Anammox  (亚硝化-厌氧氨氧化)工 艺被用于处理厌氧硝化污泥分离液并首次应用于荷兰鹿特丹的Dokhaven 污水处理厂，其工艺原理、工艺流程和工程图片(如下图)。由于剩余污泥浓缩后再进行厌氧消化，污泥分离液中的氨 浓度很高(约1200～2000mg/L),  因此，该污水处理厂采用了 Sharon-Anammox  工艺，并取得了良好的氨氮去除效果。\n@CC21.jpg@$"]
[25,"水解工艺是如何节能的?","水解其实是厌氧法的一种，但只是利用了厌氧过程中的酸性发 酵阶段。水解工艺也可视为好氧工艺前的预处理。\n其节能原理主要有：\n(1)截留作用去除 SS 。\n(2) 改 善 B/C 值，使得污水可在较低的溶解氧控制水平上得到净化；\n(3)对有机 物的部分分解，减少相应部分的需氧量；\n(4)消化剩余污泥，减少 污泥的处理处置费用。\n水解过程提高了 B/C 值，其实质是减少了有机物的总体内能，对于“以能消能”的好氧活性污泥法来说，减少了后续处理的需 氧量。\n水解过程对 SS 有很好的去除率。这可能是污泥的截留作用， 不同pH 条件下的溶解作用，也有 SS 的水解作用。无论是哪一种  机理，只要使 SS 得到了去除，难生化物质的含量就得到了降低， 这或者可以降低曝气量，或者可以节约加药量。\n水解过程中也有部分的碱性发酵。水解池上的气体溶出，无论 是二氧化碳，还是甲烷、氢气、氮气、硫化氢等，都说明污水中的 有机物被部分氧化，而这部分有机物将不再需要好氧处理。\n水解工艺又可在一定意义上取代污泥消化池，从而简化污泥的 处理。水解池通过对污泥的水解，使污泥总量减少，从而减少污泥 处理处置费用。\n国内关于水解工艺的应用很多，应用于印染废水的工程报道也 很多。\n据介绍，有的水解工艺 COD 去除率可达50%以上，这实际上 节约了50%的供氧量，节能效果是不言而喻的。"]
[26,"活性污泥法的多种变形工艺是如何节能的?","活性污泥法是污水生物处理的最主要形式，根据多年的运转， 这一办法也存在一定的弊端，特别是容易造成前端供氧不足后端供  氧过量，易受冲击产生污泥膨胀，能耗偏高等。各种变形工艺(如  UNITANK①、 经典 SBR 和 ICEAS 、CASS)    试图通过创新有所突  破。现简述如下：\n(1)构筑物结构紧凑，污水处理系统一体化。所有的池体可采 用方形或同心圆结构，通过共用池壁和水平底板，提高了结构的稳 定性，节省土建费用和占地面积。同时也有利于保温，对北方地区 污水处理厂冬季保证出水水质有较好的帮助。\n(2)多数变形工艺曝气和沉淀共用一池，不设单独的二沉池及 污泥收集和回流系统。节省了土建造价，减少了回流费用。\n(3)多数变形工艺具有 A/O  或 A^{2}/O  工艺的特点，利用了污水中的化合态氧，节省了供氧费用。另外，各池处在好氧、缺氧及 厌氧交替状态，在完成有机物、氮和磷的去除的同时，污泥具有较 好的沉降性能，不易发生污泥膨胀。如 UNITANK@   工艺，可针对 高浓度污水组合成两级厌氧—好氧工艺，前一级大幅度降解高浓度 有机物有利于节能；后一级进一步处理使出水达标。\n(4)配有先进仪表和专门软件，通过高度自动化实现对工艺参 数的精准控制，降低了偏差。配有先进的自动控制系统是各向变形 工艺成功的关键因素。可根据好氧过程的 DO 检测与缺氧和厌氧过 程的 ORP 在线检测，通过改变供气量、切换进出水阀门、改变好 氧与缺氧及厌氧的反应时间，实现系统的时间和空间控制，高效地 去除污水中的有机物及脱氮除磷。\n(5)卫生条件好。由于结构紧凑，占地小，可通过加盖方法封 闭或建在地下，废气可以收集处理，既有利于布置、保温又避免系 统对周围环境产生不良影响。\n另外，各变形工艺还具有其它各自不同的特点。"]
[27,"怎样认识厌氧工艺是一种节能工艺?其应用受到哪些制约?","厌氧工艺是指没有氧气和硝态氧参与的废水生物处理系统，与 好氧工艺相比，其运行成本和能耗较低。其原因如下：\n(1)厌氧法不需要供氧设备。在厌氧过程中，电子受体为有机 物代谢过程中产生的二氧化碳或废水中已有的硫酸盐，不需要外加 游离态或化合态氧气，因而省略了能耗极大的供氧设施的投资和日 常运转费用。\n(2)厌氧法的最终产物沼气，其主要组成为 CH_4 、CO_2、 H_2O,  属于生物能，可作为能源加以利用。根据以下反应\nCH_4+2O_2\\longrightarrow CO_2+2H_2O\n1mol 甲烷需要2mol 氧气才能氧化为 CO_2和水。因此，在厌 氧处理过程中，每产生16g 甲烷并释放到空气中，相等于从水中去 除 COD 量为2×32=64 (g)。\n\\text{在标准压力和温度下,相当于每稳定 lkg COD 产生甲烷气}\\frac{16}{64}\\times\\\\\\frac1{16}\\times22.4=0.35(\\mathfrak{m}^3)。\n据统计，厌氧法的沼气产率为0.2～0.54m^{3}/kgCOD  (指标准状 态，下同),其中的CH₄53.5%～56%,      平均以54.5%计，沼气的燃 烧热值为19075～21800kJ/m³(CH_4热值为35000～40000kJ/m^{3})。\n(3)厌氧生物处理的污泥产率低，从而节省了庞大的污泥处理 能耗和费用。好氧法的污泥产率为0 . 4～0 . 6kgVSS/kgCOD,    (COD, 是被去除的 COD 量),而厌氧法的污泥产率仅为0 .02~ 0.15kgVSS/kgCOD;,       后者为前者的20%～50%。\n(4)厌氧法所需 N 、P  营养成分较少， BOD_5:N:P=100: 2.5:0.5,而好氧法所需的BODs:N:P=100:5:1。\n尽管厌氧工艺是一种非常有竞争力的节能工艺，但也存在着一些缺点，有其局限性：\n(1)处理程度往往达不到排放标准，常需好氧法或其它法作补 充。如处理含硫废水还会产生硫化氢等臭味，需进一步加以处理。\n(2)厌氧工艺不能除磷，因为磷一般是通过合成细胞(污泥) 的形式从污水中分离，而厌氧工艺产泥量极低，厌氧菌的细胞含磷 量又少，因此除磷效果较差。\n(3)厌氧工艺中生化反应速度较慢，反应产能较少，合成新细 胞的速度也慢，故厌氧性的启动与处理时间较好氧法长。\n(4)厌氧工艺中的厌气性厌氧微生物对环境的要求(如 pH、 温度、碱度)较为苛刻。\n(5)厌氧生物处理工艺，在处理高、低浓度有机废水时，生产 运行经验及研究尚欠成熟。"]
[28,"什么是短程反硝化和同步硝化反硝化工艺?它是如何实 现节能的?","运用生物学方法经济、合理地去除水体中的氮是目前国内外水 资源控制领域研究的一个热点。同步硝化反硝化同传统的生物脱氮 工艺相比，可节约空气量和碳源消耗量，大大降低设备运行费用， 具有很大的发展前途。\n传统的脱氮工艺：长期以来，无论是在废水生物脱氮理论还是在工程实践中，都一直认为要实现废水生物脱氮就必须使 NH₃-N  经历典型的硝化和反硝化过程才能完全被除去，污水中的氮都经历 了从其最低的-3价到最高的+5价，然后回到0价这样一个长而 复杂的过程。也就是说，废水中的氨氮首先被亚硝化细菌在好氧条 件下氧化为 NO_2^--N,NO_2^--N,     再被硝化细菌氧化为\\mathrm{NO}_3^-\\mathrm{-N},   然 后\\mathrm{NO}_3^-\\mathrm{-N}在缺氧条件下被反硝化细菌还原为N_2 。硝化发生在好 氧条件下，而反硝化发生在严格的厌氧或缺氧条件下。由于硝化菌 和反硝化菌对环境条件的要求不同，这两个过程不能同时发生，而 只能序列式进行。在这种理论的指导下，传统的生物脱氮工艺都 是将缺氧区(或厌氧区)与好氧区分开，如 A/O 法、A^2/O  法等 工艺。后置反硝化必须考虑外加碳源，而前置反硝化(优先利用 碳源)必须考虑回流等措施，必然会引起增加经济投入或能耗等 问题。这些工艺在废水除磷脱氮方面起到了一定的作用，但仍然 存在着许多问题，如硝化时间较长，氮负荷较低，需要较多碳源 物质和能耗，基建投资和运行费用较高，运行控制较为复杂等不足。\n短程硝化反硝化生物脱氮工艺 (Short Cut Nitrification and Denitrification,SCND) 工艺：与传统硝化反硝化工艺不同，SC- ND工艺中只需把NH_3-N转化为NO_2^--N,    即氮由-3 价转化为+3 价，而后在微生物的作用下被还原为氮气。荷兰 Delft 大学在1997 年根据这一原理而开发出 SHARON  工艺，比利时 Ghent  大学 1998年开发出 OLAND 工艺。其中，OLAND  工艺尚处于试验阶 段，而 SHARON  工艺已获得实际的工程应用，较常规生物脱氮工 艺相比，具有节约能源、减少污泥产量和节省占地面积等优点，受 到越来越多的关注，成为废水生物脱氨研究领域的热点。"]
[29,"深井曝气的节能原理是什么?","深井曝气又名超深水曝气，是英国20世纪70年代开发的技 术，被视为污水生物处理的一大革新。之所以能降低能耗，原因 如下：\n(1)深井曝气法具有高充氧性能，氧转移速率 d_c/d_t 远高于其 它曝气法，氧利用率高达60%～90%,这是因为，第一，空气在 深井中处于高静水压力下，饱和溶解氧成倍增加，亦即氧向水中转 移的推动力 (C_s-C) 大大高于常压下曝气。对于50～150m 的深 井，氧传质的推动力是常规的6～16倍，因而深井法的充氧能力 大，氧的利用率高。第二，在深井曝气法中，注入下降管内的空气 气泡当下降时所需要的能量，可以由上升管中释放出的空气气泡所 产生的扬升作用得到相当大的抵消，因此，获得高静水压力的充氧 效果所花费的能量不大，充氧动力效率高。第三，深井内气液处于 1～2m/s 流速下，雷诺数可达10^3～10^6,激烈的紊流使气液膜更 新加快，因而 K_{la}值提高。第四，气泡与水的接触时间长，可达 3～5min, 而传统曝气法只有15s 左右，使氧传递速率加大。由于 以上原因，深井曝气法与普通曝气法相比，可减少能耗40%以上。\n(2)深井法剩余污泥产量低。 一般去除每 kgBOD_5 产生 0.19kg 的污泥。"]
[30,"纯氧曝气法是否为一种节能工艺?","使用纯氧或富氧曝气，若不考虑制氧费用，则纯氧曝气的优势 是非常明显的：由于纯氧相对于空气中氧的分压21%而言，提高 了约5倍，从而提高了氧向污水中的氧转移推动力。根据氧溶入水 中的推动力为 d_c/d_t=Kla(C_s-C),     若一般要求溶解氧浓度为 2mg/L, 则很容易算出在20度的水温下，氧推动力提高了5.8倍。 氧在水中的推动力和氧的转移速率明显提高，对活性污泥颗粒的穿 透力强，加快了对有机污染物的氧化速度。因此，纯氧曝气池的  MLSS 远高于鼓风曝气池，在同等的污水处理量情况下，纯氧曝气 池的水力停留时间和容积远低于鼓风曝气池。从而使得污水在曝气 池内的停留时间缩短、曝气池容积缩小、占地面积减小。同时由于 氧化充分还带来了剩余污泥量少、污泥沉降性好等优点。\n纯氧曝气系统的噪声低于鼓风曝气系统，也基本上不存在挥发 性有机化合物 (VOC)  的气体逸散，降低了污水处理厂对周围环境的不利影响。\n由于这些特点，加之在化工行业往往有较多的纯氧副产物，纯 氧曝气法得到了很大的应用。在城市周边土地资源趋紧、环保要求 趋严(例如对脱氮除磷、噪声、VOC  等的要求)、污水处理量趋 增加的情况下，在污水处理厂老厂改造和新厂建设中采用纯氧曝气 法也有一定的市场。\n尽管纯氧法具有很多优点，但从实际应用情况来看，却并非一 种节能工艺。\n如果考虑需要单独制备纯氧，这种情况下能否使用纯氧技术需 要认真论证。纯氧的生产相对来说比较稳定，但应用于不同性质的 污水处理，其工艺参数将有很大的变化，因此还应在现场进行试验 来确定工艺参数。\n目前，纯氧曝气技术主要依靠欧美国家，如美国的 Praxair公 司IS-O(In-Situ Oxygenation)型纯氧曝气器是工作在敞开曝气池 的典型设备，德国梅塞尔 (MESSER)    集团开发的微气泡纯氧曝 气技术 (BIOX 工艺)也可工作在敞开曝气池。除在石化行业得到 较多应用外，在城市污水处理和其它工业废水的应用还不多。"]
[31,"膜生物反应器是否为一种节能工艺?","膜生物反应器 (MBR)   是近几年来迅速发展起来的一种新工 艺，具有占地面积小、出水水质好的优点。但从目前的技术水平来 看，其能耗仍较高，约为常规活性污泥法的2倍，因此，与常规活 性污泥法相比，也不能算是一种节能工艺。这是因为：\n(1)MBR   工艺中选用膜作为固液分离装置来取代常规的二沉 池。但污水穿过膜时需要克服一定的阻力，其值由微滤的5米水头 到纳滤的7米水头不等。这一阻力无论是采取重力流或是压力流的 方法均需用能，而传统的二沉池则不需这部分能量。\n(2)为保证膜通量不下降，需要对膜表面粘附的污泥采用定期 空气冲洗。空气管通常安装在膜组件的下部，其气量由鼓风机供 应。早期的设计是空气连续冲洗，现在的设计多数采取对冲洗气量时间控制。而常规的活性污泥系统是不需空气冲洗或冲洗频率极 低的。\n(3)曝生物反应器中维护较高的污泥浓度，造成α值降低，供 风量加大，能耗升高。膜生物反应器的污泥浓度甚至可达常规活性 污泥法的5～10 倍，内源呼吸所需氧量也大大增加。\n(4)为预防膜的污染，还必须定期投加化学药品对膜表面进行 清洗。造成管线和控制阀数量多，系统复杂，维护管理要求高。\n由于以上原因，特别是运行费用较高的弊端，影响了它的广泛 应用。因此，不断降低膜费用，减少初期投资和生命周期费用，也 是膜生产厂商和设计、运行人员追求的目标。\n另一方面，随着出水水质标准的提高和膜技术的不断进步，在 某些具体工程上，有可能优于传统的污水处理工艺。因此，在具体 应用时要对膜生物反应器与传统的处理工艺进行综合比较，以选择 最适处理技术。"]
[32,"什么是可持续污水/废物处理技术?主要包括哪些前沿技术?","20世纪80年代末，随着布伦特兰报告《我们共同的未来》的 出版，可持续发展成为一个重要议题。进入21世纪后，能源危机、 金融危机、气候变暖等全球问题的出现，使得人们更加关注发展的 可持续性。所谓可持续发展，是指“在不伤害后代满足其需求的能 力的前提下，满足目前需要的经济、社会和环境的发展”。在可持 续发展理念影响下，资源和能源的日益匮乏使得人们不断反思传统 的污水/废物处理技术，进而产生了发展可持续污水/废物处理技术 的思想和实践。\n可持续污水处理技术已在欧洲得到了很大的发展，在国内，经 郝晓地、王凯军等人大力介绍，已渐为人知。它将污水视作资源与 能源的载体，并强调以回收污水中的物质与能量为目的的可持续技 术本身的资源与能源消耗量应最低。重点突出了有机物 (COD/  BOD) 能源化、磷 (P)/ 硫 (S) 资源化、污泥内源减量化、营养 物质 (N、P)  生态化、异常现象最小化、应用技术空间化、技术研发速度化、运行管理数字化、管理体制最优化的先进污水处理理 念。强调加强厌氧处理，通过最低的能源消耗来产生能源；强调反 硝化脱氮和除磷要减少污泥的产生；强调磷回收而不只是简单地去 磷，强调减少二氧化碳的排放以及水资源回收利用以及减少污泥 产生。\n在可持续污水处理技术中，有许许多多的前沿热点研究课题， 如亚硝化 (SHARON) 、 厌氧氨氧化 (ANAMMOX) 、 反硝化除  磷、反硝化除硫、磷回收、硫回收、产氢 (H_2) 、 产甲烷 (CH_4) 、 零排放、海水淡化、生态卫生、颗粒化污泥技术、污泥膨胀控制技  术、污泥内源减量技术、生态循环技术等。郝晓地等人通过对节能  减排的微观机理的认识，提出生物营养物处理 (BNR)   应尽可能  采用像 BCFS 、UCT 、A^{2}/O  这样的工艺，因为这些工艺的污泥中 含有较多的 DPB [可以进行反硝化除磷作用的菌种 (DPB),    这种 DPB能够明显地减少同步脱氮除磷对 COD的消耗，从而使更多的  COD可以转化为沼气]。\n需要说明的是，可持续污水/污泥处理技术虽然日益受到关注， 但有很多研究尚存在技术瓶颈，全面推广应用的道路也还很长。"]
[33,"阀门的节能原理是怎样的?","阀门是污水处理厂的一种常用设备，可定义为控制气体、液 体、固体使之单向流动的一种机械器件。气体、液体、固体在压力 能的作用下通过阀门，在阀门的两侧产生一个压力降。\n\\begin{aligned}\\Delta p&=p_1-p_2\\\\\\text{式中}&p_1\\text{——阀门上游端压力;}\\\\&p_2\\text{——阀门下游端压力。}\\end{aligned}\n如果通过阀门的流量为 Q,   则压力降与流量的乘积就是介质通 过阀门的能量损耗 E, 其值与流量和压力降成正比。\n这一概念最早在欧拉的能量方程中作了表述，而方程的积分形 式即为著名的伯努利方程。另外，通过阀门的压力降正比于阀门的 阻力系数和速度平方，亦即正比于阻力系数和流量的平方。\n\\Delta p=\\frac12\\xi\\rho\\upsilon^2\\\\\\text{式中,}\\xi\\text{为阀门阻力系数;}\\upsilon\\text{ 为速度;}\\rho\\text{ 为密度。}\n因此，能量的损失与流量的立方和阀门的阻力系数成正比。\n一般来说，流体通过阀门瞬时的能量损耗是不大的，这也容易 引起人们对阀门能耗的忽视，实际上，通过阀门的累积流量损失不 易忽视。例如，按一年365天，每天24h 计，则比例因子将增大到 3 .81,即\nE=3.81Q^3/C_\\mathrm{v}^2\n若按阀门工作持续时间为每周40h,   一 年按52周计算，则比例因子为0.905,即\nE=0.905Q^3/C_\\mathrm{v}^2\n由于时间的持续，阀门的能量损耗就十分可观，污水处理厂大 量使用阀门作为切断和调节流量之用，正确地选择和使用阀门十分 重要。例如，在阀门选型时，首先要满足工况参数的要求，但在满 足工况要求的前提下，也要高度重视阀门的能量损耗。\n国内外很多阀门公司的样本，详细地列举了该阀门的 C_v值。 可以应用每种阀门C_v值的倒数进行快速能量损耗的对比。"]
[34,"如何从节能的角度选择合适的流量调节阀?","由于工艺过程的需要，系统的流量需要进行调节，这一任务常 常是由调节阀来完成，但是，流体通过调节阀将产生比一般开关切 断阀大得多的压力降，也就是说，泵和风机必须克服这一部分的压 降，这一部分能量是相当可观的。\n污水处理厂的节能降耗是近年来大家关注的话题。水泵的变频 调速、风机的联合导叶调节、磁悬浮风机等新型节能技术和设备不 断涌现并得到应用。由于水泵和风机的运转占污水处理厂能耗的绝 大部分.因此，人们关注的重点往往是这些工艺设备。相比而言， 对与之相配套的阀门的选择和使用则重视不够。实际上，随意地选 择和不当地使用控制阀门，不仅会影响水泵和风机效率的发挥，也 会造成很大的能源浪费，使节能设备发挥不出应有的节能效果。\n根据阀门节流元件的运动形式，可以把阀门分为两大类：直线 运动式和旋转运动型。前者包括闸板、闸阀、隔膜阀；后者包括球 阀、蝶阀和旋塞阀。对多数污水处理厂而言，常用球阀、柱塞阀、 闸阀作水量调节阀，用蝶阀作为曝气池供气量调节阀。在有些地 方，甚至使用闸门和调节堰门作为流量控制设备。\n在调节阀选型的过程中，常见的问题有：\n(1)控制算法复杂、响应时间太慢，调节不灵敏。当采用笨重 的闸门、堰门时更是难于实现精准控制，缺陷更为明显。\n(2)没有充分考虑阀门的类型、尺寸和流量特性，造成能耗过 高或控制不便。过大的阀门阻力，特别是泵前后和干管上的阀由于 阻力过大往往消耗泵2%～6%的动力。设计、施工规范基本没这 方面的限制。所以，国内阀门厂家把全通径阀列为特殊规格，在止 回阀中有些品种通水截面仅有公称面积的60%～80%。缩径阀给水泵运行增加的损失尚未引起重视。\n基于上述观点，解决问题的最好办法当然是取消调节阀，代之 以变速驱动泵或压缩机，以合理地解决液体、气体输送过程中的流 量调节问题。这种方法在一定范围内已被采用，如美国阿拉斯加长 输气管线的压力和流量大部分由调速发动机——压缩机组来完成。 但这种方法也存在着调节范围有限的缺点，调节范围约为设计值的 80%～100%,这就限制了其使用范围。\n另一个办法是选用调节阀时，增大控制阀的尺寸，以减少阀门 两端的压力降，这就要求调节阀有更精确的通径和良好的固有 特性。\n表征阀门固有特性的参数有 C_v, 值 和 K_v。 值，两者意义相似， 只是单位不同。C_v的概念已在上题中介绍，下面以 K_v值为选择 参数选择合适的控制阀。\nK_v值为阀门的固有特性。流体经过阀门的损失与阀门的K_v值有以下关系：\n\\begin{aligned}\n&&&K_{\\mathrm{v}}=\\frac{Q}{\\sqrt{\\Delta p/S_{g}}} \\\\\n&式中K_v——调节阀的特性系数; \\\\\n&Q——通过阀门的最大设计流量,m^3/h; \\\\\n&&&\\Delta p——最大设计流量下阀门的水头损失,kg/cm^2(1kg/ \\\\\n&\\mathrm{cm^{2}=10m~水柱);} \\\\\n&&&S_g——相对密度(与水相比),无量纲。\n\\end{aligned}\n从公式可知，阀门的选择应以 K_v为 基 础 。K_v值大的阀门尺 寸加大，会引起△p 下降，运行费用降低，但投资费用升高，且阀 门的操作区间减少。这说明过大尺寸的阀门将难以控制低流量；反 之，小尺寸的阀门， K_v值小，会引起△p  升高，导致水泵或风机 的 功 率 增 加 。 因 此 ， 对 旋 转 式 阀 门 ， 一 般 推 荐 阻 力 降 △p=     0.35kg/cm^2(3.5m 水柱);在用于空气流量控制时，△p 则更小。"]
[35,"潜水搅拌器如何运行管理能够节能?","污水处理厂潜水搅拌器可安装在曝气池、厌氧池、缺氧池 (段)和贮泥池、药剂池，其主要作用是为了防止污泥(药剂)沉 淀。搅拌器与曝气系统组合得当还可进一步切割气泡，加强气液传 质，改变气泡上升路线，延长气泡在污水中的停留时间，起到减少 曝气量，节省电能的作用。因此，它既是污泥与原污水中有机物充 分混合反应的必要设备，又是污泥脱水前的均质设备。比如，为了 使曝气池微生物与污水有机物充分混合反应并完全达到脱氮除磷的 目的，缺氧、厌氧区的污水必须由搅拌器24h 提供搅拌动力和推 力。由于潜水搅拌器已越来越多地应用于污水处理厂，其节能管理 也应引起操作管理人员的注意。\n在运行时，应注意搅拌器的效率在高效区工作。 一般情况下， 多极(6极)电机的无功功率消耗比4极电机要大，效率低，使用  时应加以考虑。绍兴污水处理厂一期工程中曾引进多极电机直接驱  动的潜水搅拌器，运行时发现其效率太低，而且需要大量的电容补  偿。后来的扩建中就改为采用四极电机。\n另外，要加强日常保养和定期维修，保证设备的良好状态。如 某搅拌器经常性发生过热报警，后发现是电机外壳有较厚的积泥和 搅拌介质温度过高引起。为此，利用水上导杆顶端刻度盘来实现左右角度调节，通过旋转刻度盘达到调节搅拌器角度，从而使死角周 围的水域形成体积流后得到充分的搅拌，减少粘附在电机表面上的  污泥，给电机提供良好的散热环境。还有，角度调节控制宜在4°~ 19°范围内，因角度改变与该搅拌器的额定功率存在着对应的关系， 通过调节角度范围来增加搅拌器的负载，使其工作在高效区间。"]
[36,"如何选择高效节能的吸刮泥机(浓缩机)?","吸刮泥机是将沉淀池污泥排出的机械。二沉池排出的污泥大部 分回流到曝气池，以维持曝气池内的污泥浓度的稳定，另一部分排 至污泥处理工序以进一步处理和处置。浓缩机是安装在浓缩池的污 泥处理机械，其目的是将初沉池或二沉池排放的污泥进行浓缩，去 除游离水，并将浓缩后的污泥刮出以备进一步处理。\n吸刮泥机/浓缩池的直接能耗均不大，所配电机只有零点几到 壹点几个千瓦。但由于影响到前后构筑物的能耗，因此，也宜重视 其能耗和效率问题。\n以吸刮泥机为例，选择时应注意：\n首先，选择的吸刮泥机应符合《环境保护产品技术要求吸泥 机》HJ/T 266—2006和《环境保护产品技术要求刮泥机》HJ/T   265——2006的要求。其中，在 HJ/T 266—2006“5.5.1.3 电控部 分及电机”明确要求“电机采用Y 系列三相异步电机，符合GB/T   755的规定，有防爆要求时选用YB 型”;而在 HJ/T265—2006  中 对刮泥机的配套电机则未加以明确。从节能的角度看，由于电机是 常年连续运行，电机的效率不得低于Y 系列，宜采用高效电机。\n第二，吸刮泥机的主要功能是排出高质量的污泥，为此，要求  在满足工艺要求的前提下，排泥浓度要高，不留死角。当有多根排 泥管时，要特别注意各管的排泥都要可以调节，在低泥量时也不发  生堵塞；另外，为保证排泥浓度较高，排泥管的接合处要防止漏  水。如果漏水严重，排泥机很有可能变为“排水机”,有的污水处  理厂排泥浓度只有3g/L,    这里往往存在着很大的节能空间。排泥  时还要做到全池都能均匀排泥，保持全池泥层的均匀，避免死区。\n死区的存在会产生污泥水解、发酵、反硝化等异常问题的发生，导 致污泥上浮，影响出水水质。常见的问题是靠近中心集泥管的部位 排量大，而边远靠近池外壁的地方排量小，甚至不能排泥，这就需 要通过调整运行参数或改进硬件设施来解决这一问题。\n吸刮泥机看似一种粗笨的机械，能耗也很低，在选型时人们往 往偏重于价格。实际上，各生产厂家由于制造经验、管理水平和技 术能力方面的差异，整机质量优劣悬殊，排泥效率、机械故障率更 是差别很大。"]
[37,"如何选择高效率的带压机?","带压机是污泥机械脱水时的常用设备之一。其作用是将浓缩后  的污泥，经过设备的重力脱水和压力脱水后变成较薄的一层泥饼， 以便进一步的处置或资源化利用。带压机的品种规格多，生产厂商 多，价格高低不一，操作和维护工作量各异，制造水平和服务售后 能力也大不相同，选型时应把握以下几个原则：\n首先，选择的带压机应符合《环境保护产品技术要求污泥脱 水用带式压榨过滤机》HJ/T 242—2006 中的规定。对引进的设备，其性能指标不得低于国家标准或行业标准的限定。\n第二，高效率的带压机评价指标，从用户的角度来看，即功耗 低 (kW·h/TDS) 、   冲洗水量少且对水质要求不高，加药量少， 泥饼量大且含固率高。当然，这些指标很难同时满足，需要进行综  合评定。\n带压机的工作原理(如下图)。用户从节能的角度选择带压机， 可从以下几个方面进行比较：\n(1)带压机滤带的行进速度。在同样  带宽的前提下，行进速度快者工作能力高，出泥量大。这意味着滤  布的长度较长，才能在速度提高的情况下保脱水时间。\n(2)重力脱  水段宜长。重力脱水段长，可使污泥在进入楔形压榨区前含水率降  低，便于后续脱水。(3)压榨力要高，包括上下滤带的张力要大， 且张力差要适当。这又对滤带的强度提出了要求，可进一步比较各  厂商的滤布。\n(4)配套电机，包括带压机电机、絮凝罐电机、冲洗水加压泵电机等宜采用高效电机。\n(5)配件质量(主要是冲洗水喷 嘴、冲洗水托盘)也很重要。如某厂引进设备，接水托盘极易变 形，不得不另行加工制作。另外，整机的合理设计、高质量的材料 如不锈钢、整机重量(涉及稳定性)、配套附件都要有明确的要求。\n@CC22.jpg@$"]
[38,"如何选择高效率的推流式潜水搅拌机?","潜水推流式搅拌机的作用是加强污水的循环流动，在鼓风曝气 氧化沟一类的循环流构筑物中，常用潜水推流式搅拌机来推动水 流，既可避免污泥的沉淀，也有利于提高氧的利用率。\n选择潜水推流式搅拌机时应注意以下几点：\n首先，选择的潜水搅拌机应符合《环境保护产品技术要求推 流式潜水搅拌机》HJ/T 279—2006 中的规定。其中，对潜水电 机，要求“潜水电机应符合GB/T  2818 的规定。且潜水电机的电 气性能保证值的容差应符合JB/T8857  中的规定”。因此，各生产 厂商的设备不得低于这些规定。\n潜水推流式搅拌机的主要性能指标应是推力大小和流速分布。 推力的大小，从一个侧面说明了向水体输入有用功的多少，在电机 额定功率相同的情况下，推力大者显然是效率更高一些。从流速的分布可以看出搅拌器推力的衰减情况，特别是死区的分布情况。为 使整个水池的流速均匀，死区减少， 一般认为是搅拌浆直径宜大一 些。生产实践中也发现，带有减速机构的低转速大叶轮的搅拌机更 适合在氧化沟中起推流作用。\n潜水推流式搅拌机的材质要适应污水的性质，特别是提高抗腐 蚀、防结垢方面的性能。由于这种设备长期水下工作，故障较难发 现，而当发现时往往问题已是很严重了。如某厂花费巨资采购的大 量德国产潜水推流式搅拌机，使用时间不足两年，竟全面出现腐 蚀、叶轮开裂等问题，造成了很大的损失。\n潜水推流式搅拌机的配件质量和安装方式也很重要。配件材质 的防腐蚀性能要与主机相当，或更高档次。如主机材质为不锈钢 304时，配套提升导轨、固定螺栓的材质宜不低于不锈钢304,或 使用不锈钢316或316L 。提升链不仅要材质好，还要防止长期的 摩擦而使之截面缩小，留下安全隐患。"]
[39,"如何选择高效率的离心脱水机?","在污水处理厂对污泥采用离心脱水也很普遍。离心脱水机具有 卫生条件好、冲洗水量少的优点，受到很多污水处理厂的欢迎。\n离心脱水机的工作原理，顾名思义，就是利用了离心力原理。 在离心力的作用下，比重大的污泥颗粒将被甩出，积聚在外壁内 侧，而污水则从中心管排出。\n生产离心机的厂商众多，国内使用的机械多数来自欧洲的发达 国家。常见的品牌有德国韦斯伐利亚、瑞典阿法拉法、法国坚纳、 德国福乐韦、日本巴工业、意大利贝亚雷斯等。国内产品的应用也 越来越多。\n目前在污泥脱水成套设备中使用的卧螺离心机，已由最初不可 调速的机械差速器卧螺机(简称机械型)发展为可调速的双驱动机 械差速器卧螺机(简称双电机型)和液压差速器卧螺机(即高干度 卧螺离心机，简称液压型),其能效也是逐步提高。\n由于离心机的型式不同，在选择时应认真进行比较，必要时可进行现场试验来比较其优劣。 一般说来，以下性能应重点加以比 较：处理能力、单位药耗、单位处理泥量的耗电量、单位水耗、泥 饼干度和后续处理费用、日常维护性费用等。在以上各性能参数 中，尤以药耗和电耗最为重要。另外，也要考虑对泥质变化的适应 性，如果适应性较差，需要对污泥加强预处理以使污质均匀。"]
[40,"污水处理工艺设备最近有哪些先进技术?","近年来，随着国内外污水处理厂的增加和处理设备研发、制 造、运行经验的积累，污水处理技术在不断地发展，出现了很多新 技术，举例如下：\n(1)在曝气方面，出现了太阳能曝气机：使用太阳能曝气机可 以有效提高曝气池中 DO 浓度，节省电费。每台曝气机可以代替 22kW 的常规曝气机械。太阳能电池可以提供三天连续运行的电 量。太阳能曝气机的运行时间平均约20h。 目前，在美国约有6% 的污水处理厂使用这种类型的曝气机，但有逐步扩大应用的趋势。\n(2)在污水消毒方面，出现了纳米技术 (nanotechnology)      和 电子束技术。太阳能纳米光合酶 (nanophotocatalyts)      能在去除有 机物的同时起到杀菌消毒作用。光催化利用太阳光中的紫外线来分 解有机物并消毒，简化了消毒工艺，节能并且不产生难生物降解的 副产物。纳米硅也是一种去除有机有毒污染物的新技术。纳米硅巨 大的表面积和微孔结构便于吸附水中的重金属。纳米级的过滤与常 规过滤工艺相比效率可达到99.95%。但不足之处是尚不清楚纳米 微粒对水中微生物及水体生态系统的影响，需要在推广应用前进行 更深入的研究。\n出现了电和电子束的多种变形消毒技术代替传统的加氯消毒。 放射线增减物等化合物通过电子束辐射来提高消毒效果，并节省了电耗。\n(3)在处理工艺方面，人工湿地技术和生物机械 (the    Living Machine)   得到进一步的发展。人工湿地利用植物和细菌来处理生 活污水，具有投资省和运行费用低的优点，在环境条件的允许的情况下，对小型污水处理厂很有吸引力。人工湿地还可以用来储存暴  雨，这也有助于污水处理系统的节能。生物机械利用自然界的微生  物和微型生物，如细菌、真菌、植物、蜗牛、鱼类等组成生态系 统，可以吸收并去除水中的营养物质，并以干净的水作为副产物， 实践证明这种方法是很有效的。另外，废水高级一体化氧化塘系统  (the   Advanced   Integrated   Wastewater   Pond    Systems(AIWPS))   采用一系列的水塘来处理污水，通过甲烷发酵和生物气体回收产生  能源，与常规的生物处理方法相比，被认为是更为可持续的生物处  理技术。这种技术利用藻类的光合作用而不是机械曝气的方法来提  供氧气，细菌利用氧气来分解水中的污染物。此外，土壤滤池集沉  淀、过滤、生化工艺于一体，可以有效去除悬浮性的泥土、无机物  和有机物，也不需要大量的耗能曝气设备，通过自然供氧和微生物 的生态净化作用实现对污水的净化处理，也是一种新的节能方法。 还有所谓的“绿蛙/金蛙技术”,这种技术与常规曝气相比可节省电  能50%,其独特的微泡技术，可处理溶解性和不溶性的 BODs。不 溶性的 BOD₅ 沉入池底进行厌氧处理，溶解性的 BOD₅ 与微泡一起  升至池面进行处理。\n另外，还有一些新出现的节能技术有：(1)高级超声波控制器 (advanced   ultrasonic    controllers): 非接触式测量设备由于低维护、 易安装、性能可靠、价格低廉在污水处理厂得到了广泛应用。新研  发出来的这种设备在污水泵站上应用后，可以取代昂贵的 PLC,  并在节能方面有以下优点：可以经济地调节泵的启停，减少在用电  高峰期工作时间；可以监测流量变化趋势，以优化调度；可以监测  泵的工作性能，以确保泵能长期高效率工作。(2)新型立体循环一  体化氧化沟污水处理技术：为解决污水处理工程占地问题，城市污 水厂节能降耗项目研制了立体循环一体化氧化沟污水处理工艺，将 传统氧化沟平面循环流动运行方式改为立体循环流动，与常规氧化  沟相比，占地面积可减少约50%。立体循环一体化氧化沟的上层 沟道为好氧区，下层沟道为缺氧区。缺氧区在底层，不与大气接  触，缺氧形成快，而且氧化沟与沉淀区一体化，通过水力作用实现污泥的自动回流。立体循环一体化氧化沟克服了氧化沟占地面积大 的缺点，并进一步节省了能耗。(3)以主要指标沿程变化规律控制 污水处理厂运行的节能技术：我国绝大部分城镇污水处理厂曝气系 统基本是以 DO 指标作为主要控制因子，进行比较粗放的控制。在 对污水处理厂氮磷排放要求日益提高和我国能耗问题日趋严重的情 况下，如何通过污水处理厂运行方面的精细控制，在实现达标排放 的情况下，完成节能降耗目标，成为摆在污水处理厂运营机构面前 的主要问题。国内的一些高等院校和一些有影响的污水处理厂联合 进行了研究，开发了以主要指标沿程变化规律控制污水处理厂运行 的节能技术。"]
[41,"对设施设备的日常保养如何影响节能降耗?","设备效率能否真正体现，不仅取决于设计，还受到施工安装水 平和运行管理水平的制约。其中，日常保养的好坏对设备节能效果 的影响很大。举例如下：\n(1)为使设备保持长期稳定高效地运行，就要保持各运转部位  良好的润滑状态。掌握设备润滑的部位，对油脂的要求，加油量和 润滑的频次，按规定进行润滑，就可以使设备在运转中减少摩擦、 磨损，并有防腐、防漏及降温的功能。因此，应根据设备工作条件 的不同，气候条件的不同而灵活掌握加换油脂的间隔时间。如夏季 来临之前宜适当放低油位，以防油脂外溢，油温升高；而在冬季， 则要求润滑油的黏度适当降低。\n(2)在水泵吸水管和鼓风机空气进风管上 一般都有过滤器。应 密切观察过滤器压差变化情况，及时清理污垢或灰尘，减少由于进 口阻力加大而造成的能耗增加。\n(3)漏油、漏水、漏气，或“跑、冒、滴、漏”是设备日常保 养不良的最明显现象。应在日常管理中及时巡检发现问题，及时采 取措施，争取早发现早处理。对污水处理厂最常用的风机、水泵、 阀门、管线、吸泥机、脱水机，特别要注意紧固螺栓，更换油封、 水封、O 形圈和盘根等易损件方面的问题。\n(4)设备关键部位的防腐，在污水处理行业是设备保养的一项 重要工作。污水中的有害物质会造成金属构件的严重腐蚀，导致设 备效率下降，甚至出现事故。应经常检查这些涂层的情况，并随时 修补，做到防患于未然。如某厂预处理产生的化学污泥，使用进口 离心泵排放。在使用过程中，由于投加较多的硫酸亚铁作为混凝 剂，产生了含有Fe^{2+}离子的化学污泥，化学污泥中 Fe^{2+} 离子严重 腐蚀水泵叶轮，导致设备效率下降，最后不得不重新更换成耐腐性 更好的不锈钢叶轮。"]
[42,"生产异常如何影响到能耗的变化?","对污水处理厂而言，生产的安全连续、稳定至关重要，它是实 现经济、高效的基础和保障。任何时候，生产(处理)的安全性都 应放在首位，只有在生产稳定、偏差降低的条件下，各处理单元的 能耗才有可能逐步降低下来。因此，保持生产稳定，预防生产中的 异常是实现节能降耗的前提条件。\n生产异常会在以下几个方面造成能耗和处理成本变化。\n(1)分 析化验费用增加。 一旦出现了变动和异常，分析化验工作量将成倍 增加。\n(2)临时应急处理费用增加。如，曝气系统一旦发生了污泥 膨胀，可能要临时投加NaClO、  混凝剂等药剂，或增开曝气设备 以改善充氧条件。当出现泡沫时，需要投加消泡剂、自来水进行消 泡。而一旦出现机械损坏，不仅影响到处理水出水质量，也要花费大量资金来维修或更换设备。\n(3)产生连锁反应，造成下游处理单 元生产异常和费用增加。如一旦发生丝状菌污泥膨胀，产泥量将大 幅增加，又因为膨胀污泥不易浓缩和脱水，造成浓缩池和脱水设备 严重超负荷，污泥调质费用也大大增加。如某厂在发生污泥膨胀前 后，调质用的PAM 消耗增加了一倍，即便如此，脱水后的泥饼含 固率由20%降至14%,造成堆放体积增加了40%,这又相应增加 了泥饼的运输和处置费用。"]
[43,"污水处理厂如何随着季节的变化做好节能降耗工作?","如果把污水处理厂比作一台复杂的设备，这台设备也随着季节 的变化而承担着不同的负荷，因此，做好动态管理，与“时”俱 进，随“季”应变，才能使污水处理厂时刻保持高效、稳定、节能 状态。\n(1)掌握污水水量、水质随季节的变化规律。污水处理厂被称 为当地经济和社会生活的晴雨表，因此，水质水量会跟随季节和经 济的变化而变化，积累这方面的数据并系统地加以分析，有助于提前应对，节能提效。\n一般说来，雨季时段的污水量有较大上升。这是因为收集管网 雨污仍采取合流制的缘故。因此，需要采取针对性的措施。\n温度对污水的生物处理影响很大。因此，北方污水处理厂的过 冬和南方污水处理厂的度夏应特别引起当地水处理公司的关注。\n(2)掌握设施设备随季节变动而变化的规律。设备设施随着季  节的变化，特别是受温度、湿度、风霜雨露雾等的影响，其效率、 安全性都会有所不同。如鼓风机在高温季节和凌晨低气压时易发生  喘振，在冬季易发生过载，而吸泥机在春秋潮湿天气易发生集电环短  路，防护等级高的电子设备也易受气温变冷的影响而产生结露现象， 导致设备故障，此外，雷雨、台风、节假日等都有可能影响生产的生  产进行，也需提前谋划，防止因生产事故而带来的不必要的损失。\n(3)摸索污水中的微生物随季节变化而生长代谢的规律，以及  所用药剂在不同季节的特性，搞好运行调度。生物生长特别是受温  度的影响较大，可不断总结运行经验，制定不同季节的运行模式， 使污水处理系统高效运行。如绍兴污水处理厂针对各季节，制定了 《春秋季节典型运行模式》、《夏季和高温季节典型运行模式》、《冬  季典型运行模式》、《台风季节运行模式》、《重大节日期间典型运行  模式》,有力地保障了生产的正常进行和资源的节约。"]
[44,"什么是自动控制?在污水处理厂应用自动控制有什么必 要和优点?","所谓自动控制 (ICA,  或过程控制)是在人不直接参与的情况 下，利用外加的设备或装置(自动控制装置)使整个生产过程(被 控对象)自动地按预定规律运行或使某个参数(被控量)按预定要 求变化。自动控制是实现污水处理厂节能降耗的先进利器。\n1974年在美国的 Clemson 市举办了一次主题“需要进行污水 处理厂自动化的研究”的讨论会，确定了开发高效可靠传感器、开 发信息收集和处理设备、开发和评价控制策略等研究方向，标志着 仪表、控制和自动化技术正式成为污水处理的一个新领域，在工程上开始实施单元控制。20世纪90年代开始随着污水处理对营养物  去除变得越来越普遍，使污水厂的复杂程度大大增加，推动了ICA   的快速发展。营养物和呼吸仪在线传感器被成功的开发，动态模型  和模拟软件在开发控制策略和污水厂性能优化方面发挥了巨大的作  用，神经网络和模糊控制等控制方法变得很普遍，单元过程控制日  益成熟，全厂控制获得了快速发展，出现了半自动化运行的污水处  理厂。进入21世纪后，在线传感器具有更好的稳定性和可靠性， 离子膜技术的应用使在线传感器可以设置在反应器的任何位置，而  不是仅仅只能对沉淀池出水进行监测，新型生物传感器、化学传感  器、氮成分在线传感器、UV 分光光度计仪表开始应用。由于出水  水质标准的不断提高，促使 ICA 技术在污水厂的应用快速发展。 营养物浓度、有机物、SS 和污泥层高度在很多污水厂成功应用， 由此推动了进水控制、DO 控制、间歇曝气、内循环回流和剩余污  泥排放、外加碳源控制、回流污泥控制、SBR 反应器反应时间控  制以及沉淀控制等的发展。ICA 将来的发展趋势将随着越来越严  格的N 和 P 的排放标准引发的污水厂升级改造而继续向前发展。 在仪表上，继续开发新的传感器技术，如软件传感器、集成芯片传  感器、在线图像分析、石英晶体微量传感器、激光和超声波传感  器、滴定传感器，荧光 DNA,  抗体探针以及其他类型的生物传感  器，这些传感器将更多的获得有关生物本身的信息。在控制方式  上，将逐步向更复杂的控制的方式发展。如模拟预测控制、模糊逻  辑控制、神经网络控制、多变量统计分析、在线模拟等。但是，复  杂性并不是ICA 的目标，ICA 的目标是KISS(keep  it  simple  and  stupid),    即不仅要简单而且应该是“傻瓜”式的。\n在污水处理厂应用过程控制，基于以下几个方面的原因：\n(1)我国水资源短缺对污水的回用越来越迫切；水污染问题的 日益严重，对污水治理提出了越来越高的要求；伴随着污水处理提 高排放标准，对污水处理工艺及其运行带来挑战。\n(2)污水处理的运行费用庞大，“建得起用不起”的矛盾十分 突出，节能降耗不仅是必要的，也是必须做好的工作。\n(3)污水处理系统又是典型的非线性、多变量、非稳定、大时 变系统，干扰多，因此，对污水处理厂运行管理提出了更高的要 求，迫切需要实现污水处理过程的自动控制，从而实现达标、稳 定、低耗的目标。\n(4)与发达国家相比，我国在污水处理的基本理论、工艺流程 和工程设计方面并不明显落后，但在运行管理和过程控制方面却存 在着较大的差距。目前，我国城市污水处理厂的吨水耗电量是发达 国家的近两倍，而运行管理人数又是其若干倍，大部分已建成的污 水处理厂仍处于人工操作状态，这不但严重影响了污水处理的质 量，还带来了很大的浪费。\n(5)目前，工艺运行已出现了由经验判断向定量分析的趋势， 各种在线仪表与PLC 已应用于各种污水处理工艺，以确定工艺参 数、优化运行方案、预测运行过程中可能出现的问题，以便及早采\n取应对措施。\n当前，在欧美等发达国家，污水处理厂已基本实现了自动控制  和工艺中主要参数的自动测试。实践证明，采用过程自动控制有以下优点：\n(1)可以提高污水处理厂的处理性能、可靠性、灵活性和  运行效率。\n(2)可以降低污水处理厂改造或扩建所需的基建费用。 在现有污水处理厂反应器容积下，通过优化控制可以增大污水处理  厂的处理能力。\n(3)可降低污水处理厂的运行费用。(4)可提高和  促进污水厂运行管理人员的水平。\n目前实施污水处理控制主要瓶颈是工艺的灵活性较差，多数传感 器的可靠性和稳定性已经基本解决。影响自动控制在生产上应用的主 要瓶颈还是现场人员技术素质不高、仪表仪器的维护量较大等问题。"]
[45," 如何通过 QC 小组活动开展节能降耗?","污水处理厂的能耗和物耗具有数量大，分布广的特 点，涉及污水处理厂的每个岗位和操作。可以想象，如果没有一线  职工的积极参与配合，任何的技术和管理手段都会流于不起作用的  空谈。因此，节能工作要落到实处，必须调动全体职工的积极性，让他们参与到这项工作中来。\nQC 小组活动是一种群众性的质量管理形式，作为一种行之有 效的管理工具，用于节能管理，有助于控制和减少损失、降低消 耗、提高安全运行水平。\n污水处理厂以节能为目标开展 QC 小组活动，应注意以下几个方面：\n(1)结合生产实际选好题目，切实开展 QC 活动。选题切忌 大而空泛，而应针对运行中存在的浪费、低效现象，从设备缺陷、 精准控制、工艺运行参数调整、兴废利旧等方面考虑，从小改革着 手，比较容易取得成效。 \n(2)认真组织，鼓励参加各级成果发表 会。为避免 QC小组活动流于形式，领导重视是关键。管理部门也 应加强事前事中和事后控制，及时掌握小组活动的进展。为保护 QC成员的积极性，可组织公司级、集团级、行业级的 QC 小组成 果交流活动，鼓励他们争创省级、全国级优秀 QC 小组。\n(3)坚持 物质奖励与精神奖励相结合。通过有效的激励政策，不仅提高员工的节能意识和主人翁意识，还给了他们信心、荣誉，从而激发学习 节能技术、应用节能方法的自觉性。 \n(4)污水处理行业的 QC 活 动，大多涉及多项工艺参数的统计分析，因此，平时应注意对成员加强培训，不断提高数理统计和分析水平。"]
[46,"如何通过加强设备管理等节能降耗?","随着现代科学技术的发展，企业的生产设备日趋高速、精密、 复杂化和数控电脑化，生产依赖于设备的程度日益提高，产量、质 量、品种、交货期、成本、安全与环境保护以及劳动者情绪无不受  设备的影响。科学地管理好设备已成为企业管理的重要组成部分， 因此，也是实现节能降耗的重要手段和载体。\n加强设备管理，要做到以下几点：\n(1)选好设备。按照技术先 进、经济合理、技术服务好的原则，正确选购机器设备，为企业提 供优良的技术装备。在选购设备时，尤其要避免只求价格低廉，不 顾质量优劣和效率高低的做法。要以设备的寿命周期费用最低作为 设备管理的对象，力求设备在一生中消耗的费用最少，设备综合效率最高。\n(2)管好用好设备。设备是实现工艺目标和节省目标不可 缺少的硬件设施，要在使用上下大功夫，管好用好设备。如对设备 进行分级，做好设备台账，加强预防性维护，并充分利用计算机做 好设备信息的管理。做好设备的设计、制造、维护、维修应以系统 化的观点，力求在使用中达到准确、安全、可靠，在维修中便于检 查和修理，使设备达到较高的利用率。\n(3)通过对设备的更新与改 造，提高设备的现代化水平，使企业生产活动建立在最佳的物质技 术基础上。\n在实践过程中，要注意学习、吸收新的设备管理知识，如“设 备综合工程学(英国)”和“全员设备管理(日本)”,结合污水处 理厂生产实际，摸索有效的设备管理形式，以实现企业节能降耗的 目标。"]
[47,"如何通过减少最大需电量来节能降耗?","如上题所述，电力公司对污水处理厂的收取的基本电费可以按最 大需电量计取。因此，减少了最大需电量也就相应减少了电费开支。\n减少最大需电量的方法可以分为两类： 一是负荷的转移，即将 高峰或尖峰用电转移到平谷电时段；二是负荷削减，即采取技术或 管理措施减少用电负荷。负荷转移法包括对污水进行预曝气，充分利用调节池的贮存容 量，有计划地将污泥浓缩、脱水、厌氧消化、过滤反冲等工序的用 电移至低谷电时段。例如，在采取贮水或贮能技术时，可利用调节 池贮存污水，避免在用电高峰期加大用电负荷。有的国家，如以色 列，由于峰谷电价差别巨大，甚至有人提出利用低谷电将鼓风机压 缩空气储存，以备在用电高峰时使用。\n负荷的削减包括：在高峰用电期间关掉曝气机或通过变频控制 降低泵或风机的负载；使用备用的应急发电机进行现场发电；减少 照明和 HVAC 的负荷等。\n减少最大需电量作为污水处理厂节能降耗的一种新的技术，已 有厂商正在研发相关的自动控制技术。如美国加州政府资助的 OpenADR 技术 (open   automated   demand   response),  就是通过互 联网直接连续传递信息，不需人工干预就可自动调整用电需量的系 统。它可使电力公司与用电用户之间电力需求信息标准化，帮助用 户主动实现节电目标。"]
[48,"如何通过精细化操作实现节能降耗?","所谓精细化操作，是指在操作过程中，通过加强对控制参数的 控制，降低参数的偏差，从而实现节省电能、节省加药量的目标。\n降低偏差实现节能的原因有两点：\n(1)当实际值与目标值产生偏差时，即偏离了优化状态，会导 致总费用的上升。如对 DO 控制时，尽管高出设定目标值会增加费 用，低于目标值会降低费用(如下图),但两者并不能完全抵 消，而是呈现一定的增加。\n@CC23.jpg@$\n下表所示为精细化操作前后的费用对比。精细化操作前 DO控制目标值为2.5mg/L,    但波动范围较大，为1～4mg/L,    标 准偏差\\sigma_{1}为0.5mg/L,    实施精细化操作后，标准偏差 \\sigma_{2}降至 0.2mg/L, 波动范围为1.7～3.4mg/L。 偏差的变化引起概率分布 的变化，相应引起曝气费用的变化。就此例而言，仅偏差的减少就 可节省费用1.013896/1.008625-1=0.52%\n(2)降低偏差，更重要的是实现了精准控制，从而可以提高设 定目标值，使工况向最优化状态靠近，从而大大节省了费用。\n"]
[49,"如何通过加强材料管理实现节能降耗?","在污水处理厂的运行中，各种材料费(含各种药耗费、备品备 件费)在成本中占有较大比重，因此，加强材料管理，特别是消耗 性材料的管理，是节能降耗、加强成本管理的重点之一。\n(1)制定材料消耗定额。材料的收、发、保管应由专门的部门 进行管理。牵头管理部门应会同各个生产部门，在财务部门的配合 下，制定各种消耗定额，作为材料领、发、消耗的控制标准。对于 主要材料，如 PAM、  混凝剂，应按规定消耗定额领用和消耗。\n(2)采用有利于节约材料的先进科学技术。采用科学的材料配 方和先进的生产工艺，是促使合理和节约利用材料的重要途径。污 水处理厂应在保证出水水质、水量的条件下不断试验，采用新工 艺、新材料、新技术，以达到节约材料、降低成本的目的。还要积 极开展科学研究，开展技术革新，开展设备改造，节约各种零配件 的消耗。班组通过5S 管理、QC 活动、合理化建议，节能降耗方 面有很大潜力可挖。\n(3)开发新的材料资源，采用优质廉价的代用材料。随着科学 技术的发展，新的可以利用的资源不断出现，经过科学试验，肯定了许多的材料品种，因而出现了资源多、价格低的材料替代稀缺昂 贵的材料。这种替代，不仅缓解了某些物资稀缺的限制，更有利于 降低生产成本。例如，某污水处理厂利用污泥焚烧后的残渣制作混 凝药剂，极大地减少了对外部采购药剂的需求。\n污水处理厂因其生产的特殊性，不像工业产品企业那样需要大 量直接构成产品实体的原材料，但其所用的药剂、维修配件、滤 带、滤布，也可以在不影响污水处理水质、水量的前提下，通过代 用，多次重复利用等多种手段达到节约的目的。\n(4)减少运输和储存的损耗。材料在运输和储存中，往往会发 生损耗。属于正常合理的损耗部门，应当制定定额加以控制，超定 额的损耗，则应采用措施加以防止，如在材料运输中，要加固产品 包装、减少破损、洒、漏，尽量采用直达运输，减少装卸中转次 数，对于储存有期限的药剂，尽可能在期限内用完，不能多存，避 免超期浪费。在材料、备品备件存储中，要实行科学管理，保证库 容整洁，有效有序，账物卡全对齐。要有防火、防潮、防霉变、防 虫害、鼠害措施，不使库存物资发生缺少和意外损失。\n(5)选购质优价廉材料，降低材料采购成本。管理部门通过加 强市场调查，掌握市场信息和供货商的信誉，选择货真价实的供货 单位。少量采购，“货比三家”,大宗物资招标投标。"]
[50,"格栅间如何节能?","格栅是利用栅条拦截污水中漂浮物或粗大的杂质，属于污水处 理的头部工程。污水经过格栅时，由于栅条的阻挡会引起水头损 失，这就需要有水泵提升污水以增大污水的势能；再者，栅渣的机 械粉碎处理也是耗能过程。这两者是格栅处理流程的主要能耗 根源。\n格栅间的主要设备为机械格栅、栅渣输送机、栅渣压榨机等。 这些设备的装机容量仅零点几到几千瓦，其直接能耗相对较小。但 由于格栅间为污水处理的头部工程，是去除污染物的第一道关，其  中设备运行的好坏和效率的高低却直接影响到后续的提升、生物处  理等工艺段的能耗。\n格栅间可考虑的节能措施有：\n(1)提高格栅的拦截效率。格栅 的拦污效率通常具有“地毯效应”,因此，运行中要根据实际情况 来确定格栅前后的液位差，从而控制设备的开停，而不是死板地采 取时间程序控制或24h 连续运行。减少了栅前栅后的液位差，不仅 可以节省后续提升泵站的电耗，还会影响整个污水处理厂的水力高 程，从而影响总能耗。\n(2)隔离出的栅渣要防止再落入水中。当机 械除渣不尽如人意时，须换成人工清渣，以防捞出来的纤维等栅渣 再落入水中而做无用功。栅渣的压榨过程中也有此类现象，应加强管理以提高栅渣回收率。\n(3)设备的冲洗水要尽量减少，并尽可能 采用栅后原水或污水处理厂出水而非自来水。\n(4)格栅间的许多设 备如格栅除污水、栅渣输送机和压榨机往往都设计成连动形式，可 进行相应的调整以符合实际需要。\n(5)在设计时，格栅的安装宜在 泵前，充分利用管路的余压。如安装在地势较低的地方，可以减小 提升泵的功率，污水经过格栅的时候可以凭借其较快的流速通过格栅。"]
[51,"沉砂池如何节能?","沉砂池的功能是去除比重较大的无机颗粒(砂粒)或漂浮物。\n沉砂池一般设于泵前、倒虹管前，以便减轻无机颗粒对水泵、 管道的磨损；也可设于初沉淀池前，以减轻沉淀池负荷及改善污泥  处理构筑物的处理条件。\n常用的沉砂池有平流沉砂池、曝气沉砂池、多尔沉砂池和钟式 沉砂池。近年来，水力旋流沉砂池的应用较多。沉砂工艺除沉砂池 外，还有砂水分离器，砂泵等耗能设备。\n沉砂池中需要能量供应的主要是砂水分离器和吸砂泵，以及曝 气沉砂池的曝气系统，多尔沉砂池和钟式沉砂池的动力系统。其直 接能耗并不高。但沉砂效率的好坏却影响后续工艺的正常运行及能 耗。如沉砂效率不高，会造成大量的砂最终在污泥消化池沉积，占 用消化池的有效容积，并减少沼气的产生。\n沉砂池可以考虑的节能措施有：\n(1)采用平流沉砂，避免采用 需要动力设备的沉砂池，避免使用机械排砂，可节省能耗。\n(2)采  用曝气除砂时，节能的关键是使曝气量与需气量相一致。供气量太  少会导致有机物和砂粒一同沉积，产生臭气；供气量太大也会影响  除砂效率，导致大量的砂流入后续工艺，增加后道工艺的能耗。 \n(3)采用旋流除砂时，吸砂泵的运行可与洗砂设备、送砂设备进行  连锁。即当砂泵停止运行一定时间后再启动后续设备，以避免这些  设备连续运行而带来不必要的能量浪费。"]
[52,"调节池如何节能?","无论是为满足工艺要求(消减峰值流量或有机负荷，确保水质 水量均匀；减少水量或水质冲击可提升出水水质),或是为了节省 运行费用(贮存污水以便于低谷用电时处理，保持系统的恒定流量 可维持泵的高效率，并削减高峰用电量),在污水处理厂水/泥处理 工艺的前端设置调节池(贮泥池)已经变得很普遍。\n调节池也有多种形式。其中，多点进水或循环流形式的调节池 居多。\n调节池也是污水生物处理前的重要预处理设施，其调节效率的 高低对后续工程有很大的影响。当调节水温时，可使污水处理厂的 温度处于生物处理的适宜范围，避免因温度过高而带来的充氧推动 力的下降和供风量增加而带来的能耗；调节水量，可使生物处理的 流量均匀；调节水质，可使调节后的水质均一，避免有机负荷对活 性污泥的冲击。另外，设置预曝气的调节池还可以削减部分有机 物，减轻生物处理的负荷。\n调节池内的用能设备主要有推动水力混合的搅拌器或曝气设 备。为达到水质均匀的目的，两者也可以同时采用。这些设备的直 接能耗也不大，但运行好坏对间接能耗却有很大影响。\n调节池运行中可以考虑的节能措施有：\n(1)提高调节效率，减 少间接用能。这是设置调节池最主要的目的，所有直接能耗的降低 均应首先满足这一要求。例如，调节容量可适当大一些；当进水水 温对污水处理影响较大时，可根据不同地区的特点设计成加盖保温 式、敞开浅池散热形式等。\n(2)通过对进水量的分析，找出调节池 的最佳工况点。如：有可能的条件下保持调节池在一个较高的液 位，既可以保证调节池内有较多的水量来缓冲来水的变化，又可减 少水力提升的能耗。\n(3)调节池水深变化较大但通常大大低于曝气 池水位，但在采用空气搅拌时， 一般情况下总是采用与曝气池供气 同样的空气管网，造成较大的能量浪费。因此，对调节池的用气应 综合考虑一次投资、运行维护和日常电耗，进行方案比选。罗茨风机对水位变化的适应性较好，可作为调节池供气的专用设备。\n(4) 污水处理厂有闲置设施时，可考虑改作调节池使用，以减少兴建调 节池的投资。"]
[53,"提升泵房如何节能?","进入污水处理厂的污水经过粗格栅(或调节池)进入污水提升 泵房，之后被污水泵提升至沉砂池或初沉池进行处理。\n提升泵房内的主要用能设备为提升水泵，另外，还有(电动) 阀门、电动葫芦等起重检修设备，其中最大的用能设备为水泵。根 据泵房所处位置和进水管高度的不同，提升泵所用能耗可占全厂总 电的15%～75%。如果加上污水收集管网中的各级泵站，提升用 能甚至可达到90%。\n污水提升泵房要节省能耗，因为主要用能设备为水泵，因此， 水泵的节能是关键。可以采取以下方法：\n一是科学选泵，使水泵工作在高效区。这要求精确计算水头损 失，合理确定泵扬程。另外，可改进水泵静压头的选择。现在设计 时往往将最高提升高度与最低水池液位差作为静压头，较易造成选 泵偏大。可将静压头的取值确定为提升高度与水池高水位之差。这 项改变就可减少装机功率约10%。\n使用高效水泵、高效电机和高效传动设备。尽管一次投资要 高，但也可通过电费的节省而得到补偿。由于泵系统电耗W=t×N_\\mathrm{U}/(\\eta_1\\eta_2\\eta_3) ，式中\\eta_1\\text{、}\\eta_2\\text{、}\\eta_3分别为水泵效率、传动效率和电  机效率，t为运行时间，N_u 为泵的有效功率。因此可从提高\\eta_1\\text{、}\\eta_2\\text{、}\\eta_3入手，采用高效水泵、高效联轴器、减速装置和高效电机  进行节能。\n高效电机效率一般比常规电机高2%～8%,虽然提高幅度不 大，但因为污水泵大多为大功率，24h 连续运转，所以即便只提高 1%,节能效果也是很明显的。当然高效电机价格比普通电机高 15%～60%,所以采用该方法应进行经济校核，看是否能在使用期 内由节电效益收回投资。\n采用变频驱动水泵，实践证明这是行之有效的节能方法。由于 污水厂进水量往往随时间、季节波动，如果按目前通行的以最大流 量、最大扬程作为选泵依据，水泵全速运转时间将不超过10%, 大部分时间都无法高效运转，造成能源浪费。采用变频驱动可以在 满足工艺要求的同时，使设备仍能够高效工作。\n减少污水的提升高度，降低水泵扬程来降低水泵轴功率也是有 效的方法。从泵的有效功率N_{\\mathrm{U}}=\\gamma QH可以看出，当γ、Q 一定 时， N_u 与 H 呈正比，因此降低泵扬程节能效果显著。降低泵扬 程可采取以下措施：①总体布置紧凑。合理利用地形，连接管路要 短而直，尽量减小水头损失。②改非淹没堰为淹没堰，落差可由 35～40cm 减少到10cm。\n改进流量调节方式。由轴功率\\text{i}N=N_{\\mathrm{U}}/\\eta_{\\mathrm{l}}(\\eta_{1}为泵运行效率) 可以看出， 一定流量扬程下 N_u是一定的，而泵的轴功率直接由\\eta_{1},决定，所以应选择合适调控方式，合理确定泵流量，以保证泵  始终高效运转。合适的调控方式包括：①转速加台数控制方式；② 其它调节方式如机构调节(主要指水量出现大的波动时关闭或开启 出水闸，这样虽然会增大水头损失，但因 N-Q 曲线为上升曲线， 所以还是有一定节能作用的),运行方式调节(一般可以很简单地  采用随进水量增减台数的方法进行，通过缩短运行时间达到节能目 的，这一点在各厂都已采用，但要注意对于大型水泵，因为启动电  流很大，所以应尽量避免频繁启动),调整改造(离心式水泵都配  有一系列直径的叶轮，可简单地通过更换叶轮使水泵适应低于额定  流量的流量，另外，在确认流量为恒定低流量后，还可以采用切削  叶轮的方法)。\n定期对水泵进行维护，防止泵的堵塞，减少摩擦也可以降低电  耗。污水泵在低流量时容易产生堵塞现象，从而造成泵的消耗功率 上升。如某大学污水泵站由于污水流量小，泵经常被一些破布、纤  维、油脂等污物堵塞，每两周左右就要进行人工拆除叶轮，后来， 将泵改为耐堵的 ITT 飞力 N 型泵，解决了泵的堵塞问题，并减少  了相应的人工维修费用(240美元/次)。\n近年来，潜污泵在提升泵站的应用较多。潜污泵尽管有较多的 优势，但由于潜水工作，其工作状态不易判断。如某泵由于耦合不 良造成接口处理大量漏水，甚至出现泵的倒翻现象，不但浪费了电 能，还影响了生产。因此要加强这方面的运行管理，做到故障早发 现早处理。\n加强污水进入泵站前的除砂。从水泵轴功率可知，轴功率与污 水的比重成正比，如污水中含有较多的砂子，势必增加污水的比 重，相应增加水泵的轴功率。而且，砂子的存在还将加大泵的磨 损，影响水泵的机械效率。\n另外，阀门、管道的选择和使用，也会影响到提升泵站的能 耗，其节能操作可参见有关问题。"]
[54,"初次沉淀池如何节能?","初次沉淀池是污水处理厂一级处理的主要处理构筑物，或作为 二级污水处理厂的预处理构筑物设在生物处理构筑物的前面。\n初沉池处理的对象是 SS 和部分 BOD_5,  其直接能耗并不高，但 运行效率的高低直接影响后续工艺的能耗。如初沉池效率高，将使 曝气池有机负荷降低，节省鼓风量，同时由于初沉污泥的比例较高， 污泥消化的产气量也大。如效率不高，则会加大生物处理的负荷， 增加曝气能耗；同时，剩余活性污泥的比例增加，降低沼气的产生。\n初沉池可分为两类， 一类是传统的不加药的沉淀池、另一种是 化学加强的沉淀池。其构筑物形式包括平流沉淀池、辐流沉淀池和 竖流沉淀池。\n初沉池用能的主要设备为吸刮泥机、渠道曝气风机或通风换气 扇、污泥切割机、刮泥撇渣机和排泥输泥设备，对化学加强一级处 理来说，还有絮凝剂/混凝剂快速混合、反应、输送设备。\n初沉池的节能方式有：\n(1)对传统的初沉池，节能潜力在渠道 曝气风机或通风换气扇上。曝气风机的运行既要使悬浮物不在渠道 中沉下来，同时风量又要最小；风扇的运行可采用时间控制或远控 开关，以避免出现24h 连续运行的现象，同时也要满足消防的有关要求；\n(2)对化学加强的初沉池，主要的用能部位为快速混合。此  外，化学品的消耗应是节能降耗的重点。\n(3)初沉池的排泥是主要  的用能环节。如何在不影响处理效果的前提下使排泥浓度提高，排  泥体积减少是节能的关键。有的污水处理厂采用间歇法调节排泥  量，取得了节能的成功。在不影响初沉池效率的前提下，通过减少  排泥体积量，减少了相应的泵送能量，还延长了污泥的浓缩时间和  消化时间，提高了污泥的消化率，减少了泥饼的运输量，以及浓缩  液、消化液回流的泵送能量。\n(4)当多个初沉池同时使用时，流量  的均匀分配也很重要。可以防止某一水池流量过大而影响处理效率。 \n(5)初沉池出水堰处可安装挡板以提高SS 和 BOD_5去除率， 相应地节省后续曝气池供风量。\n由于初次沉淀池的主要能量消耗在排泥设备上，采用静水压力 法代替机械排泥，也是一种节能的方法。但所有的节能方法均应以 满足工艺目标为前提，并在“总体最优，局部适应”的原则下进行 单元节能的优化。"]
[55,"如何加强对曝气池的维护以达到节能目的?","曝气池是污水处理厂生物处理系统的反应装置，大部分的有机 物在这里得到氧化分解或被生物絮体吸附，营养物质被转化，进入 污泥或逸出水池。可以说，曝气池的功能是否得到高效发挥，是污 水处理厂成功运行的关键，也是节能降耗能否取得成功的关键。\n曝气池内安装有大量的设备，包括 DO 传感器、曝气管路、曝 气头或机械曝气机、搅拌机、调节阀等。对曝气池的维护主要是对 这些设备设施的维护。\n应加强对 DO 传感器的维护。DO 传感器是曝气池供氧控制最 主要的现场仪表，要求它能够及时准确地反映曝气池内的溶解氧状 况，以便合理地控制供氧量。但由于传感器的故障或污染，往往造 成显示数据失真，反应迟钝，使节能效果大打折扣。因此，必须要 加强对传感器的维护，定期校验仪表，避免不必要的损失。\n曝气系统的能耗相当大，对曝气系统能耗能效的研究总是涉及曝气设备的改造和革新。新型的曝气设备虽然层出不穷，但目前仍 然可划分为两类：第一类扩散曝气，即采用淹没式的多孔扩散头或 空气喷嘴产生空气泡将氧气传递进水溶液的方法，近年来以微孔曝 气为主。第二类是机械曝气，即采用机械方法搅动污水促使大气中 的氧溶于水的方法。机械曝气的效率比微孔曝气的效率略低。采用 微孔曝气，改善曝气扩散头的布局，加强曝气系统的调节都是节能 的有效措施。在传统活性污泥处理厂曝气池中辟出前端厌氧区，用 淹没式搅拌器混合的节能、生物除磷方案，这一简单的改造可以节 省近20%的曝气能耗，如果算上混合用能，节能也达到12%。自动 控制系统的应用于污水处理节能，曝气系统进行阶段曝气，溶解氧\n存在浓度梯度，既减少了能耗，又可以改善处理效果，减少污泥量。 生物膜法处理工艺或采用厌氧处理可以明显降低能量的消耗。"]
[56,"二次沉淀池如何节能?","二沉池是处理后的污水进行泥水分离的地方，池深相对曝气池 而言较浅，但面积仍较大。能量消耗主要是在污泥的抽吸和污水表 面漂浮物的去除。二沉池的主要设备是吸泥机，其功率较低，直接 能耗较少。现在普遍使用的二沉池都设有刮渣挡板、出水排泥等装 置，配有相应的电机。\n尽管二沉池本身的能耗很少，但由于要起到收集浓缩污泥的作 用，分离出来的污泥还要用污泥泵输送到污泥泵房和污泥浓缩池， 污泥的压缩性对回流量和剩余污泥排放的能耗影响较大，因此，其 节能管理也不容忽视。\n对二次沉淀池中排泥设备的研究和排泥方式的改善是降低能耗  的有效方法。因此，在日常维护上要注意以下几个细节：\n(1)要经  常检查并调整二沉池的配水设备，既确保进入各池的混合液流量均  匀，又要避免较大的落差而带来“夹气”现象，影响污泥的沉降。 \n(2)吸泥机的易损坏部件为行走轮和刷洗浮渣挡板的转刷。在配件  选用时要注意选用性价比高，耐用时间长的设备。在日常维护中， 要注意观察他们的磨损情况，避免某一部件过度磨损而导致提前更换。雨雪季节要注意冰冻而造成行走轮打滑。\n(3)吸泥机有多个提 泥管时，要根据池内污泥泥位的情况来调整各提泥阀的开度。既防 止某根提泥管(特别是边远距离处的提泥管)不出泥而影响沉淀效 果，更要防止某处排泥过度而造成浓度降低，无谓地增大体积回流 量和污泥排放量。为此，调节阀的设计、安装要便于人工操作，其 螺纹宜采用粗螺纹而非细螺纹以减轻劳动强度。\n(4)吸泥机提泥管 法兰连接处或中心回转轴承处均易产生漏水现象，要根据其使用情 况及时更换。在集水槽内往往设有多个抗浮孔，这些孔也应及时堵 塞。\n(5)要重视检修期间的节能。当二沉池由于某种原因而停用 时，要尽可能地排净池内污泥，以防再次启用时疏通吸泥机而浪费 时间和电能。\n(6)吸泥机尽管用电较小，但在管理上也要树立节能 意识。选用较大的减速比，适当延长行走周期，对清洗刷的运行不 必采取时间程序自动控制而改用人工操作，也可以收到一定的节能 效果。\n(7)二沉池通常以配水井为中心呈辐射状对称布置，并受配 水井的张拉作用向配水井方向倾斜，造成不均匀沉降，影响污水水 质和排泥浓度，在运行中要注意观测以便及时采取对策。另外，构 筑物放空检修时要考虑二沉池的上浮和不均匀变形等问题。\n"]
[57,"如何降低混凝剂的消耗?","随着污水排放标准的提高，COD 和废水中的磷含量需要进一 步降低，为此，深度处理的工艺越来越普遍。作为深度处理的常用 工艺之一，混凝沉淀或混凝气浮的应用越来越多。\n采用混凝工艺后，混凝剂的消耗将会显著提高处理成本。这一 方面是因为混凝剂本身的费用较高，另一方面是混凝工艺产生的物 化污泥量也较大，且难以处置。因此，提高混凝效率，降低混凝剂 的消耗，是实现污水处理厂节能降耗目标的重要环节。\n混凝剂的消耗量与污水水质和混凝剂的品种质量有关，也与混 合、反应、分离工艺和设备有关，也与操作人员的节能意识、技术 水平和管理水平有关。因此，欲降低混凝剂的消耗，要从以上各个 方面着手，详细分析每个影响因素，不断加以改进。混凝过程的流线电流值可以准确地概括各项表观参数(源水流 量、浊度、pH 、 混凝剂浓度等)对混凝过程的影响。以其作为基 本参数实现投药自动化控制，可以达到精确投药，降低药耗、电耗 的目的。\n"]
[58,"污水厂运行管理中还有哪些节能措施?","污水处理厂的节能管理存在于方方面面，但每个厂都需要从各 自的实际出发，在调查了解，摸清现状，找准原因的基础上，找到 节能的方向、目标和方法，发掘节能潜力，经科学论证，认真实 施，实现节能目标。\n对处理构筑物进行合理的分组，根据进水有机物浓度的高低， 不同季节水量大小的变化，在非满负荷的条件下，可用两组或三组  并联运行，以节约能源。\n另外，采用先进的微机测控管理系统，分散检测和控制，集中 显示和管理。各种设备均可根据污水水质、流量等参数自动调节运 转台数或运行时间，使整个污水处理系统在最经济状态下运行，使 运行费用最低。最近，国外有的污水处理厂在运行管理中采用制造 执行系统 (MES)  来指导节能降耗活动的开展，这是一种新的趋势。\n由于污水处理的耗电大，成本高，尤其近年来电费不断上调， 使污水处理厂的运转费用不断增高，不少建成的污水处理厂往往因 经费不足而不能正常运转。使大量的基建投资不能充分发挥其环境 效益、经济效益和社会效益。因此在污水厂的建设过程中应选择合 理的处理工艺，尽可能地使用节能设备及装置，加强科学的管理， 逐步实现污水资源化，才能使污水处理技术向低能耗、高效率的方 向发展。"]
[59,"污水处理厂建设阶段有哪些节能措施?","建设期间的能耗约占一个项目生命周期能耗的25%。因此， 在建设阶段就应高度重视节能问题。 一般说来，建设阶段可考虑的  节能措施，在项目的可行性研究和初步设计中应有专门论述。 一般  应包括：工艺设计在稳妥达标的前提下采用新型节能工艺；主要设  备的选用要能效高，损失小；平面设计要紧凑，水力设计要降低整  体高程和总水头，结构设计要有建筑节能和水池耐久性的要求，电  力、仪表与自控、暖通、空调、给排水、防腐等专业设计中都要贯  彻节能原则。\n另外，设计中还要注意以下细节：\n(1)采用可以再生利用的材料，如使用钢结构来做反应器。因 为钢结构材料是环境友好的材料，便于再生利用。绍兴污水处理厂 在污水厂建设中推广应用不锈钢材料，由于近年来不锈钢价格逐年 上涨，这部分的固定资产不仅没有贬值，甚至有增值的可能，可以作为污水厂的一种“长期投资”。\n(2)推广应用节能新技术，新设备，如太阳能曝气机、变频调 速、DO 自动控制等。Lipp 罐、Biolack 技术等也是建设阶段的节 能降耗的途径。如 Biolack 工艺中采用土池代替传统的钢筋混凝土 水池，既充分利用了自然界的土著微生物，又节省了大量的建设曝 气池的原材料用料；此外， Biolack 的悬挂曝气链技术，便于安装 和维修管理，自由摆动的曝气支管有利于提高氧利用率，也利于形 成有氧-缺氧环境，以便于实现同步硝化反硝化，能够节省一定的 能耗和费用。\n(3)在污水处理厂的绿化设计中也应贯彻节能观点。现在的很多污水处理厂均为“花园式”,其内设置了大量的草坪，但需要较 多的养护费用，且不能最大限度地削减温室气体(如二氧化碳),应转变传统的绿化观点，变“花园”式为“森林”式，多种植便于 养护的树木，特别是吸收臭气的一些树木。\n(4)水池是污水处理厂最主要的构筑物，应高度重视水池生 命周期费用，提高耐久性。目前，大型钢筋混凝土水池普遍存在 伸缩缝漏水、不均匀沉降等问题，影响了正常的使用功能，设计 年限仅15年，这应引起建设者们的高度重视。国外预应力水池 的设计寿命为50年，生命周期费用较小。且圆形沉淀池采用预 应力设计的技术已十分成熟，方形水池采用预应力设计也有一定 的实例，因此，在有条件的地方，应大力推广无缝预应力结构 水池。\n(5)利用环境自净和生态学原理来处理污水，降低能耗。城市 污水处理厂出水也可看作是水文循环的组成部分，将合乎质量要求 的出水排放到河流水体中，使河流水体能维持或变成供下游使用的 原水源，不仅经济可行，而且可减少风险并发挥河流自净能力。用 生态的方法处理污水，不仅可以获得很好的处理效果还能省去很多 处理费用，是两全其美的办法。可因地制宜，在空地较多、生物生 长好的地方，采用人工湿地、土壤层微生物滤池、植物浮床等低能耗的生态处理方法。"]
[60," 污水处理厂在升级改造时如何体现节能原则?","污水处理厂由于设备老化、年久失修，能耗过高，或者由于当 初设计时的缺陷、或排放标准的提高，或由于后来进水水质水量变 化导致与设计状况不符(如在现有的场地上实现更大的处理量)等 种种原因，污水处理厂往往需要进行技术改造。\n通过技术改造，可以发现并解决设备、设施、控制、工艺等方 面出现的技术问题，使污水厂投入正常运行；可以使已建设施重新 焕发活力，并满足新的标准和规范，满足政府和公众的要求，更可 以进一步降低污水处理的能耗，从而降低运行成本。\n每个技改项目的具体目标不同，有些是针对设施效能的改进， 有的是要提高出水水质，有的是扩大处理能力，因此，节能方式也  应在确保项目目标的前提下，不拘一格，灵活多样。\n在技术改造过程中，应注意把握的一般性节能原则如下：\n(1)充分挖掘已建设施的潜力，尽可能在不变动基建设施的前 提下进行改造。通过变更构筑物的功能，如调整好氧池、缺氧池、 厌氧池以及沉淀池的顺序，甚至变更其功能；改变进水点位置；改 变回流液体的方式；变更药剂投加的位置或者适当调整投加量。既节省了不必要的基建投资，也有利于日常的运行管理。另外，由于 混凝土构筑物和钢结构的设备中蕴含着大量的潜能，应尽量加以回 用。美国佛罗里达州的 Dunnellon 污水处理厂在1993年对污水处 理厂升级改造时，翻新利用了其中的 imhoff 澄清池(将其改为好 氧消化池)和滴滤池，经计算，其中的59立方码(约45m³) 的混 凝土和10000 延 长 英 尺 ( 约 3 0 0m)  的 各 种 钢 筋 含 有 潜 能 约 80000kW·h 的投资费用，可抵污水处理厂运行11个月的运行费 用。利用原有设施还相应省去了拆除和处置费用。\n(2)关注新技术的发展，在谨慎地进行试验验证的前提下敢于 采用新技术，往往能收到节能降耗的奇效。如近年来发展进来的复 合生物酶技术、特效微生物技术、固定微生物的生物载体技术、精 准优化控制工艺参数的自动化技术等，因为不需要对已建设施进行大刀阔斧地改动，更为适合在技改的场合下应用。\n另外，应使用效率更高的设备和节能材料。如用微孔或粗泡曝 气器来替代表面曝气或用不锈钢来取代碳钢。在污水处理厂长期工  作过的人员都知道，污水处理厂因为环境恶劣，腐蚀性强，用不锈  钢要比碳钢材料来得经济。 一是碳钢材料损坏得快，更新周期短； 二是因为近年来材料价格不断上升，使用不锈钢材料不仅不贬值， 甚至还有可能增值；三是因为更换改造期间有可能造成处理设施不 能正常运转，使得出水超标。超标污水如按 COD 交易转让价格进行  换算(杭州2009年价格为20000元/tCODcr), 也是不划算的。\n(3)在必须兴建新的设施时，应充分调研，合理利用已有库存 资源，周围环境，做到技改设施与已建设施的巧妙链接，天衣无缝。\n(4)改造后更应便于操作。节能目标不能只限于纸上谈兵，而 必须与当前的操作水平相适应。因此， 一些重要的设计参数在确定 之前，应对现场进行调查，并与运行管理部门协商，征求操作人员 的意见。这一做法也可被称为“可操作性评估”。"]
[61,"什么是生命周期分析?如何利用这种方法来评价节能效果?","生命周期费用 (life-cycle         costing,LCC)  分析方法的应用已有多年。它包括企业内部的经济效益指标和外部的社会效益指标两 部分。对污水处理厂的节能项目来说，项目的生命周期可分为以下三部分：施工建设阶段包括建设材料的开采和加工、制造；生产运 行阶段；退出工作、拆除阶段。\n相应地，一个节能项目的生命周期费用具体可分为：\n(1)建造阶段的投资：包括大型、长经济寿命的、非经常性的投资，如新的结构 工程、大的技改和设备更新。\n(2)运行期间的大修费用：即非经常性 的 操 作 和 维 修 费 用 (Non-recurring Operations and Maintenance (O&M)) ——非投资部分的大型维修。\n(3)运行期间的日常维护费用： 包括每年一次或者更频繁的维护费用，如更换润滑油。\n(4)运行使用 期间的能耗费用：所有与消耗或产生能源相关的费用。尽管能耗可视 为日常维护费用，但由于其所占比例较大，又受市场影响，通常是单独列出。\n(5)拆除阶段的残值：反映了设备在生命周期结束后的价值。"]
[62,"为什么说节能降耗也要采取优化控制?","污水处理是一个多参数，高滞后的系统工程，既要实现多个控 制目标(多项水质参数达标),又要符合多个约束(如费用节省、 设备安全等)。而由于各子系统之间存在着相互作用，使得各过程 相互影响，相互制约，因此，必须用全局的观念来决定各子过程应  如何运行才能达到总体目标。\n最优控制就是使系统得以优化运行，其目标函数就是以最少的 时间、最少的能耗来完成任务。\n近代，解决最优化问题的方法大致分为两类，即直接优化法和 间接优化法。\n直接最优化法，通常用于研究对象本身的机理尚不清楚，无法 用数学方程描述的实际问题，这时可设法在数学原理的指导下，通 过少量实验，根据试验结果的比较而求其最优解。它可以用来解决 没有解析表达式或者解析表达式很复杂的最优化问题。优选法就是 解决此类问题的重要方法之一。\n间接最优化方法，就是把所研究的问题用数学方程描述出来， 再利用解析方法求其最优解。\n污水处理的实际情况非常复杂，因此，大多数过程都是通过试 探运行，或采用经验操作。随着近年来数学模型的发展和计算机技 术的进步，特别是ICA  (仪器、控制、自动化)技术的发展，成为  节能降耗的重要手段。北京城市排水集团有限责任公司的甘一萍、 王洪臣等人认为，自动控制技术在国际水协会 (IWA)  获得认可 将近30年，现已证明，应用自动控制技术可以使具有营养物质去 除功能的污水处理厂节能10%～30%。由于生物营养物去除的复 杂机理不断被认识，从而加深了对工艺过程的了解，也使实现对生  物营养物的控制成为可能。污水处理厂的自动化控制技术是保证污 水处理厂出水水质稳定达标、降低污水处理能耗物耗，提高城市污 水厂监控水平的重要技术支撑。"]
[63,"污水处理厂在物料和能量回收方面主要有哪些做法?","按可持续的绿色水处理理念，污水不是废物，而是能量和营养 物质的载体。因此，充分利用污水中的能量和物料，变废为宝，化 腐朽为神奇，本身就是对能量和资源的节约。目前，在污水处理厂 能量和物料回收方面的实际做法如下：\n一是污水的回用。通过污水回用来节约宝贵的天然水资源和相 应的水处理、输送能量和费用。工业废水经过处理后可直接回用于 生产工序，追求目标是废水的零排放。城市生活污水经处理后，可 回用于厂内的绿化、设备冲洗、加药稀释、脱水间滤布清洗等，也 可向厂外回用，如电厂冷却水、建筑中水、景观用水、农田灌溉 等。污水的回用相对来说在北方资源性缺水地区应用较多。如北京 高碑店污水处理厂的处理水回用于临近的华能电厂。\n二是回收污水中的热量。污水的温度比较稳定，水量比较可 靠，因此，利用热泵技术从污水中抽取废弃的热量，以供建筑取 暖、消化池加热、污泥预热等，不仅可以节约相应的煤炭等热力资 源，还可以使污水得到冷却，减少热污染。由于热泵的效率较高， 每度电可以抽取3.5倍的热量，污水源热泵已在国内的几个污水处 理厂得到了工程化应用。\n三是利用污水污泥中的能量。可对污水直接进行厌氧处理产沼 气；也可通过生物处理的办法生成污泥，而后进行污泥的厌氧消化 或焚烧，以利用其中蕴含的“潜能”。\n四是回用其中的营养物质。如通过污水对农田的灌溉，充分利用其中的 N、P 营养；通过化学法除磷，回收污水中的磷元素。北 京高碑店污水处理厂目前每天已可回收3t 磷。另外，通过厌氧脱 硫，再在微氧条件下氧化生成单质硫，可以实现硫的回收。从工业 废水中回收有价值的物料，更是不胜枚举。\n从污水中回收有价值物料和能量的做法方兴未艾，可以想象， 随着资源和能源的日趋紧张，这方面的研究将会越来越深入，应用 也会越来越广泛。"]
[64,"为什么要在污水处理厂的节能活动中大力推广污水的再生利用?","在我国，花费大量投资建设了城市污水处理厂，但经过处理 后的尾水并没有得到充分利用，而是直接排入受纳水体。因此， 在城市污水处理决策中应充分考虑污水的再生利用，发展再生水 在农业灌溉、绿地浇灌、城市杂用、生态恢复和工业冷却等方面 的利用。\n城市污水再生利用，可根据用户需求和用途，合理确定用水的 水量和水质。污水再生利用，可选用混凝、过滤、消毒或自然净化 等深度处理技术。因此，缺水城市和水环境污染严重的地区，在规 划建设远距离调水之前应积极实施城市污水再生利用工程，同时做 好非投资性或低投资性的节水减污工作。\n城市污水再生利用规划建设要依照客观需要和实际可能的原 则，按照远期规划确定最终规模，以现状水量及用水需求为主要依 据确定实施规模。城市污水再生利用技术选择与工程实施要考虑国 情、实际条件和用户需求，城市污水再生利用规模、处理程度、处 理流程、输水方式、再生水质、使用用途的选择上，既要满足要 求，又要经济合理。目前城市污水再生利用应着重于农业灌溉、市 政杂用、景观水体、生活杂用、工业冷却、生态环境和补充地 表水。\n另一方面，城市污水再生过程和再生水的使用应确保公众和操 作人员的健康安全，以及周边的环境安全，尤其要有效地控制病原菌的污染和传播。再生水使用应满足国家和地方有关污水再生利用 的水质标准和规定。处理工艺的选择，尤其是工艺的可靠性和安全 性的保障，应经过严格的专家论证、评估和主管部门的批准。"]
[65,"利用热泵回收污水中的低品味热值的原理是什么?","污水具有水量大，水质恒定，流量均匀，水温稳定等特点，且 水的热容量大，是一种理想的低温热源。\n热泵 (Heat   Pump)  是一种利用高位能使热量从低位热源流向 高位热源的节能装置。水源热泵最早在20世纪60年代由美国加州 热泵公司发明，是以水为冷热源的可进行制冷制热循环的一种热泵 装置。污水热能资源化主要是通过污水源热泵系统 (sewage  source  heat  pump,  简称 SSHP)   来实现的。污水源热泵系统是城 市污水热能广泛利用的最佳实现手段，具有节能、经济、环保的优 点。\n@CC024.jpg@$\n热泵回收污水中的低位热源，是利用了热力学的第二定律。其 工作原理如下：以城市污水为热源的热泵在制热工作时，城市污水 流入蒸发器(第二换热器),制冷剂在蒸发器中蒸发吸收污水内赋 存的热量后，所产生的蒸汽被压缩机吸入压缩进入冷凝器(第一换热器),制冷剂蒸汽在冷凝器中冷凝放出热量并加热热媒水的温度， 满足供热系统需要。液态制冷剂进入膨胀阀绝热膨胀达到很低的温  度，又进入蒸发器，吸收城市污水中赋存的热量，进行下一轮循环  在该系统中，制冷剂连续地经过吸热、压缩、冷却、膨胀的过程， 将城市污水中赋存的热量转移到需要供热的系统中去，达到供热的  目的。制冷剂循环线为压缩机→第一换热器冷凝器→膨胀阀→第二  换器蒸发器→压缩机。\n调查数据表明，热泵的制热性能系数可达3左右。即每度电的 输入可获得3度电的热能输出，因此说它是一种节能的热回收设备。\n热泵在国内已获得较多的工程应用，如北京已在多个城市污水 处理厂采用热泵进行厂内供热和向小区供热。"]
[66,"回收污水中磷元素的原理和工艺有哪些?","城市生活污水的磷含量一般约几个 mg/L,  由于污水量很大， 因此有大量的磷流入水体。据统计，在我国，通过污水排放导致每  年磷排放量相当于2000年磷矿开采量的37.5%。\n在现有技术、经济水平条件下，已探明的世界磷储量仅够人类 再用100年。我国磷矿可采储量仅能满足到2015年，已被国土资 源部列为2010年后不能满足国民经济发展需求的20个矿种之一， 相对于我们面临的水危机和石油危机来说，磷危机更加急迫。\n回收磷不仅可以有利于污水的达标排放，还有利于污泥量的减 少。磷的回收不仅可以给污水处理厂带来一定的经济效益，对国家 循环经济的发展也有着巨大的贡献。此外，还能明显改善污泥特性 (如焚烧),或改进污泥在水泥制造中的使用限制。另外，通过降低 回流至处理工艺首端的回流液中的氮磷负荷，氮磷的回收还能改进 生物脱氮除磷的效率及可靠性。\n从污水中回收磷的方法，主要有化学沉淀法、结晶法、电渗析 法等，其中尤以沉淀法应用较多。\n厌氧池或污泥消化池能产生高浓度溶解性磷酸盐的污泥，某些 设有生物除磷脱氮的污水处理厂内，如浓缩池和消化池等存在厌氧状态的构筑物内富磷上清液的含磷质量浓度达到10mg/L  至几十 mg/L,    甚至100mg/L   以上。通过添加铝盐、铁盐、镁盐和石灰 等，使磷酸根物质以鸟粪石、磷酸钙、磷酸铝、磷溶酸铁等形式沉 淀分离。其中，以鸟粪石为沉淀物不仅可以回收磷，还可以回收氨 氮。其反应方程有：\n(1)以磷酸钙形式回收磷时\n\\begin{aligned}\n\\text{磷灰}& :\\text{石)}+6\\mathrm{H}_{2}\\mathrm{O} \\\\\n&副反应:5Ca_2^+CO_3^{2-}\\longrightarrow CaCO_3 \\\\\n&(2)以Fe^{3+}盐、Al^{3+}盐作为沉淀剂回收磷时 \\\\\n&\\text{主反应:Me}^{3+}+\\mathrm{H}_n\\mathrm{PO}_4^{3-n}\\longrightarrow\\mathrm{MePO}_4+n\\mathrm{H}^+ \\\\\n&其中,Me^{3+}表示Fe^{3+}、Al^{3+}等金属离子。 \\\\\n&\\text{副反应:Me}^{3+}+3\\text{HCO}_3^-\\longrightarrow\\text{Me(OH)}_3+3\\text{CO}_2 \\\\\n&\\mathrm{Me}^{3+}+3\\mathrm{OH}^-\\longrightarrow\\mathrm{Me}(\\mathrm{OH})_3 \\\\\n&\\text{主产物:Ca}_k\\operatorname{Me}_m(\\operatorname{H}_2\\operatorname{PO}_4)_f(\\operatorname{OH})_h(\\operatorname{HCO}_3)_c \\\\\n&\\text{副产物:Me}_x(\\mathrm{OH})_y(\\mathrm{HCO}_3)_z\n\\end{aligned} \n(3)以鸟粪石法回收磷时\n\\mathrm{Mg}^{2+}+\\mathrm{NH}_4^++\\mathrm{PO}_4^{3-}+6\\mathrm{H}_2\\mathrm{O}\\longrightarrow\\mathrm{MgNH}_4\\mathrm{PO}_4\\bullet6\\mathrm{H}_2\\mathrm{O}\n有人曾以鸟粪石为例说明回收磷的经济性。\n鸟粪石用途广泛，可作阻火剂、水泥黏合剂及磷酸盐工业的粗 原料等；在农业上更因其溶解和释放速度低、作物利用率高、对环 境污染程度小而被称为“21 世纪的肥料”。\n鸟粪石沉淀法是普通的化学沉淀反应，反应时间短，无须特殊 条件控制，故工艺流程简单、运行操作方便、设备投资低廉、动力 消耗少。因此，其经济效益主要取决于药剂费用。\n以处理1t\\mathrm{NH}_4^+浓度为106.1mg/L,P-PO_4^{3-}浓度为37.2mg/ L 的厌氧池上清液(以水计)为例，需要1 . 9kg 的 Na_2HPO_4 ·12H_2O(98%),2.2kg   的 MgSO_4·7H_2O(99%)         和1 .8kg    NaOH,可 产生鸟粪石约为0.008t 。Na_2HPO_4·12H_2O(98%) 、MgSO_4 ·7H_2O(99%)    和 NaOH   的单价分别约为2300 元/t、500 元/t  和2200元/t, 则处理1t 厌氧池上清液的药剂费用为9.43元。鸟粪石 的国际市场平均价约为300美元/t,汇率按1美元兑换7.10元人民 币计算，则收益约为16.8元，扣除药剂成本9.43元，处理每吨水可 获得收益7.37元，这样即可有效减少污水处理厂的运营成本。\n目前磷回收的成本仍较磷矿开采要高得多，回收磷产品的经济 价值尚不具有竞争性。但这项工作已在欧洲和日本等发达国家得到 了大量的工程应用。在我国，高碑店污水处理厂也已进行了工程化 试验，每天可回收3t 鸟粪石形式的磷。"]
[67,"污水厂水质如何通过在线监测实现节能?","污水处理厂的建设、运行和维护都要花费大量的人力和资金， 因此对已有的管网、污水处理厂的设备、设施和仪器的监测十分必  要。传统的以人工现场采样、实验室仪器分析为主要手段，进行污 水处理厂水质监测的方法，造成了监测频次低、采样误差大以及监  测数据不准确的结果，不可能及时的反映污水水质状况。如今采用 自动化、信息化、科学化的高科技手段，建立了在线监测系统，避  免了以上出现的问题。在线监测系统掌握了污水处理过程中水质参  数的状况，不仅为环境管理、环境安全提供了技术支持，而且对污  水处理设施运行情况和污染物排放情况进行实时监控，确保了污水  处理设施的稳定运行。通过在线监测系统，实时的了解污水处理过  程中的各项参数指标，当指标出现较大波动时，有利于采取有效措 施对系统进行及时控制实现了系统节能。\n水质在线监测系统是包含水质自动分析仪及水样预处理、数据 采集、控制、远程监控于一体的在线全自动监控系统，它由一个水 质自动监测中心、监测子站和通讯网络组成。水质自动监测中心是 整个自动监测系统的指挥中心，它通过通讯网络向子站发布工作指 令，管理子站工作，同时建立监测数据库。监测子站系统主要由采 水单元、配水单元、水质自动监测分析仪器、控制单元、子站站房 及配套设施等部分组成，它将现场采集的水样进行监测分析后通过通讯网络将数据传送给水质自动监测中心，并执行监测中心下达的 工作指令。通讯网络将监测中心与子站连接起来，实现了检测中心 与子站之间的数据交换和指令的传达。\n污水厂水质在线常规监测项目有：水温、pH 值、溶解氧浓 度、电导率、浊度、氧化还原电位、流速和水位等。常用的监测项 目有：化学需氧量、高锰酸盐指数、总有机碳、氨氮、总氮、总 磷。其它检测项目还有氟化物、氯化物、硝酸盐、亚硝酸盐、氰化 物、硫酸盐、磷酸盐、活性氯、总需氧量、生化需氧量、油类、叶 绿素、金属离子(如六价铬)等。\n水质在线监测系统的工作流程是：首先取水源，然后进行水样 预处理，开始了测试周期，进行仪器配水，然后对水样进行处理， 实现仪器自动监测，采集监测结果并进行远程数据传输，开始新的 测试周期。"]
[68,"曝气控制通过加入先进控制方法如何实现节能?","生物曝气处理是污水处理中最重要的工艺处理环节，溶解氧 DO 动态平衡是生物处理过程中最关键的条件。通过精确的控制曝 气量来保证曝气池内溶解氧含量处于最佳的范围，使曝气生化反应 效果达到最优，污水中的目标物质(生化需氧量 BOD、化学需氧  量 COD、总磷 TP 、总氮 TN)   的含量也得到了最大限度的降低， 此时的系统能耗最少，最终使曝气系统得到优化实现了节能。\n曝气智能优化节能控制系统是在数据采集与监控系统 (SCA-   DA)  的基础上，增加了节能智能优化 (AES-IOS)    环节(如下图)。AES-IOS 系统从 SCADA 系统中获取 A/O  工艺实时的在  线数据(如氨氮、COD 、进水流量、混合液悬浮物浓度),不断地  对生物反应池的水力和生物反应状况进行模拟，预测在不同 DO 设  定值情况下，生化过程的动态情况。AES-IOS 系统根据优化程序， 提前得出最佳的 DO 设定值以及 PI 控制回路的控制器参数，使在满足出水水质达标的情况下，既提高了系统的抗负荷冲击能力，又 同时降低了曝气能耗。最终通过污水厂的 SCADA  控制网络，将优 化所得的控制参数传送到现场 PLC,   进行现场 DO 浓度的 PI  闭环 控制。\n@CC25.jpg@$\n将最优控制引入到污水曝气控制中，实现了曝气过程能耗最小 控制策略。以完全混合、表面曝气活性污泥工艺的污水处理曝气过 程为研究对象，在曝气过程控制参数选取可行性的基础上，建立了 以溶解氧浓度和活性污泥排放量为控制变量，以曝气池中有机物浓  度和微生物浓度为状态变量的活性污泥曝气过程的基本状态方程。 运用了现代控制理论和污水处理理论，在现有关于污水处理最优控 制问题研究的基础上，建立了有约束条件多变量并且能耗最小的数 学模型，该数学模型是以有机物排放总量和状态变量的末值条件作 为约束条件，曝气过程的能耗最小作为目标泛函。本控制策略采用 了增广拉格朗日乘子法对最优控制问题进行转化，并对应用极大值原理求解能耗最小这一最优控制问题进行了详细的解析，同时引入 了约束算子，应用具有控制约束的共轭梯度算法对能耗最小这一最 优控制问题进行求解，并最终进行仿真实验的验证。仿真实验的结 果表明，污水处理曝气过程采用最优控制策略以后，在保证出水水 质的前提下，能够起到较好的节能效果。"]
[69,"加药控制如何实现节能?","在污水处理过程中，加药反应过程是一个关键环节。国内外对 于污水处理采用的方法有物理法、化学法、物理化学法和生物法 等。现主要采用化学法，具体是采用絮凝沉淀的方法，通过向污水 中投加混凝剂，使细小的悬浮颗粒和带电胶体微粒聚集成较大颗粒 而沉淀，达到与水分离的效果，净化了含油污水，最终使处理后的 污水的各项指标达到排放标准。\n由于影响加药量的因素很多很复杂，混凝剂的投加量不仅与处 理工艺、进水浊度、pH 值、流量、水质、水温等有关，还与混凝  剂种类、加药地点、混合方式、混凝剂质量浓度有关。根据污水处  理的工艺要求，通过改变加药量来调整絮凝澄清效果，保证气浮机  流出污水的浊度在一定范围内，确保了净水效果。因此，对于加药  量的控制非常关键，如果加药量太少则混凝效果不好，水中胶体未  完全絮凝；如果加药量太多则发生再稳定现象，不仅出水效果差， 而且浪费混凝剂。控制系统主要根据污水流量来实现控制，以气浮机的出水浊度作为反馈信号进行修正，输出信号控制加药计量泵， 实现对加药量控制。此控制可以达到精确投药，不仅降低药耗、电耗，而且实现了节能的目的。\n投药系统控制过程（如下图），水池 pH 值和pH  给定值输 入模糊控制器，由模糊控制器输出一个控制信号，来控制计量泵中 的变频调速器，由变频调速器控制计量泵从而控制电动阀的开闭速 度，用来控制药液流速，最终实现了对水池加药控制计量泵的输出。\n@CC26.jpg@$\n将模糊控制应用到污水处理的加药控制中，不仅修正了模型的参数，而且实现模糊控制器的调节功能，最终达到控制工艺的要 求，实现加药控制的节能。"]
[70,"污泥脱水控制如何实现节能?","污泥脱水是整个污泥处理工艺的一个重要步骤，它的目的是富 集固体、减少污泥体积。\n目前脱水设备有带式压滤脱水机、离心式脱水机、板框式压滤 脱水机，如要达到理想的固液分离效果，还同时需要多台辅助设备 协同。目前没有理想自动化控制的数学模型，于是采用手动控制和 自动控制相结合的控制方法，实现污泥脱水系统的控制与调节。\n污泥脱水的控制思想是通过采集污泥进泥泵、絮凝剂投加泵和 清水的流量，根据干污泥与絮凝剂的配比要求，计算出混泥进泥 量、絮凝剂投加量、絮凝剂以及清水的混合量。通过调节污泥泵和 絮凝剂投加泵的流量，配合脱水机的差速调节，最终实现污泥脱水 全过程自动化控制，整个控制过程可采用PID 控制。\n目前控制系统存在一些不足，如：脱水机不能单独开、停，调 整差速控制很不方便； 一些工艺参数(如：污泥/絮凝剂比、絮凝 剂的稀释浓度等要求)需要在试行中确定；污泥、絮凝剂、清水等 流量计均要求在试运行中调试，不能马上提供准确数据传送给PLC,  于是不能及时了解流量变化情况；有些工艺因素在设计时没 有考虑进去。\n为了实现节能减排的目的，需要对不足之处进行改进。不使用 液体絮凝剂，改用固体的干粉絮凝剂，取消原来的絮凝剂在管道稀  释的做法，减少由于计量不准确导致絮凝剂浓度失控的情况；脱水  机原来由 PLC 控制顺序开机、停机，改为在变频控制面板直接开、 停主电机和辅电机，并通过变频器直接调节差速；将计算机移至中  心控制室作远程监控，逐步完善自动化控制。通过对以上脱水系统  的不断改进，不但可以提高固液分离率，而且还降低了分离后污水  中的含固率。"]
[71,"污泥回流、排放量控制如何实现节能?","污泥回流量是污水处理系统中重要的控制变量，它可保证反应 器内所需的污泥浓度，维持二沉池和反应器之间污泥量的动态平 衡。它对污水处理厂的出水水质、系统稳定运行和运行费用都有重 要的影响。\n污泥排放量是活性污泥系统运行控制的一个重要因素，它的排 放直接影响到污泥龄的大小。污泥龄是活性污泥法中最重要的参数 之一，污泥龄直接影响到处理效率，排泥量控制实际上就是对污泥 龄的控制。每日通过排除一定量的污泥，可以保证一定的泥龄值， 保证系统具有相应的处理效率。\n污泥回流控制是指污泥中附着大量的微生物，通过污泥回流， 确保生化池的微生物达到一定浓度。当污泥回流少时，由于生化池  的微生物浓度偏低，导致细菌生长率下降，影响污水处理的效果。 当污泥回流量过少的时候，说明污泥排放量在增加，于是增加了沉  淀池的水力冲击，影响沉淀池中的固液分离的效果，将本可以沉淀  池底的颗粒性有机物一起排出。\n污泥排放量控制是指生化反应所产生的污泥， 一部分通过污泥 回流控制回流到生化池，剩余的污泥需通过污泥排放控制排出。通 过污泥排放控制保持污泥的泥龄在某一适当的范围内， 一般通过污泥层调度控制达到污泥排放控制目的。\n污泥回流系统是由污泥井、污泥回流泵和测量仪表组成。其 中，污泥回流泵具有变频功能，有利于实现精细控制，是系统中唯 一可以操作的设备。污泥回流控制策略有以下四个方面。\n1)开环控制策略\n开环控制策略的目的是保持污泥回流量与进水流量的比例在1左右 。\n@CC27.jpg@$ \n2)控制生化反应池中污泥量\n以控制污泥浓度 (MLSS)   为目标，控制策略控制的是生化反 应池中的污泥量，需要对 MLSS 进行较多的测量，得到生化反应 池的平均污泥浓度，最终使它维持在一个恒定的预先设定的水平。\n3)控制平均污泥浓度\n以污泥回流中的平均污泥浓度为控制目标，控制的目标水平不 是一个确定的值，而是需要根据整体的运行状况不断地做调整。这 个调整的过程可以是专家判断或基于复杂的动力学计算，但应用到 实际中都比较困难。\n2)和3)控制策略的原理相同，如下图\n@CC28.jpg@$\n4)基于二沉池的污泥层厚度测量的层级控制系统\n上层决定二沉池的污泥层厚度 (SBH)  的设定值，下层实现 SBH 的控制，控制策略结构示意图如下。\n@CC29.jpg@$\n从上图可以看出，系统有一个静态的前馈成分使得污泥回流量 (Q_r)  与进水流量 (Q_{in}) 成比例，两个反馈回路 (Q_{r}fd: 控制 器 设 定 回 流 量 值 ；Q:ff: 前 馈 回 流 量 值 ) 分 别 修 正 控 制 误 差 以 及限制污泥在沉淀池中的最大停留时间 (Q_{r}SRTiS),  避免发生过度的反硝化或释磷反应。\n通过以上对污泥回流量的控制，维持系统内的微生物的数量， 保证系统具有的处理能力，最终实现了系统的节能降耗。\n剩余污泥排放系统包括污泥井、排泥泵和少量仪表。由于排泥 量的改变次数有限，因此对排泥泵的要求相对较低。下图是由 前馈、反馈结合的最小污泥在系统内的停留时间控制策略的结构示 意 图 。\n@CC30.jpg@$\n图中， a 指前馈成分，这部分可以由手动操作替代，它体现了 季节性或者长时间的变化。b 指反馈成分，用出水 NH_4-N的浓度 作为指标来判断是否去除过剩的污泥量，反馈部分既可以防止因前 馈给出的停留时间过短，出现的硝化作用不充足的情况，又可以用 于当高氮负荷出现异常时增加停留时间。 c 也是指反馈成分，它是 用硝化系统的硝化能力变化来反馈控制排泥量，当系统硝化能力低 于其移动平均值的下限百分比时，抵消 a 的输出结果，增加停留时间 ； 当硝化能力再次恢复到其移动平均值的上限百分比时 ， 则恢复 a 的输出。通过以上控制，可以有效地保护系统的抗硝化能力，当 出现毒性或临时的低负荷时不会大幅降低 。 总体来说 ， 污泥前馈反 馈控制策略降低了系统的能耗，实现了系统节能。"]
[72,"实时故障诊断控制如何实现节能?","故障诊断系统是人工智能的一个分支，它可以定义为一个能在 特定领域内 ， 以人类专家水平去解决该领域内困难问题的计算机程 序。它的主要特征是依靠人类专家经验性的规则，来分析和解决问 题。故障诊断系统是将经验性的知识应用于尚未完全得到理解领域 的一种方法，很适合应用在污水生物处理过程这个领域中。\n故障诊断系统的总体方案是，根据污水处理工艺的故障诊断特 点，提出一个监测、诊断和决策支持的系统，该系统包括故障诊断 子系统、数据检查子系统和数据通讯子系统，并分别实现了故障诊 断数据检查和在线数据采集。\n将专家系统应用于污水处理领域中，成功地解决了污水处理系 统的过程评价和故障诊断等问题 。 活性污泥法是目前污水处理领域中应用最广泛的技术之一，但是大多数活性污泥法水处理系统存在 着污泥膨胀、污泥解体、污泥腐化、污泥上浮等问题，导致了出水 水质的恶化，处理能力的降低，严重的会导致工艺过程失败。因 此，采用专家系统进行污水处理运行异常现象故障的诊断，既可以 保证工艺过程正常运行，又可以实现出水达标，实现节能减排。故 障诊断专家系统一般采取如下图所示的几个步骤。\n@CC31.jpg@$\n由图可知，专家系统包括知识库、推理机、数据库、用 户接口几个部分。\n1)知识库 根据人类专家获得的知识，经过组织后以规则的 形式存储在知识库中。知识库往往采取模块化的结构，系统在工作 时，推理机根据实际情况将相应的知识库调人内存使用。\n2)推理机  推理机包含解决问题的策略和推理方法，它的工 作流程是通过接收通过“人机界面”传送得到的信息，根据数据库 汇总的记录，调用知识库中有关信息对此信息进行相应的处理，最 后将结果送往“人机界面”或者其他结构。\n故障诊断是一个典型解析问题的过程，决策过程则是一个典型 的合成过程，所以在故障诊断过程中使用与其特点相适应的反向推 理机制，在决策过程中使用与其特点相适应的正向推理机制。通过 这两种推理机制的混合使用，使系统避免向使用人员提出冗余的问 题，从而使提出的问题数量最少，方便了用户和系统的交流。\n3)数据库  用于存放所有的原始数据的资料、求解过程中的 中间数据、动态数据的查询表和最后的结果以及推进记录。\n4)用户接口 用户接口负责将用户输入的信息转化为系统内 规范化的表示形式，相应的模块对这些形式进行处理，最后系统将\n内部信息转化成用户可以理解的外部形式显示给用户。\n将专家系统应用于污水处理厂中，成为日常运行决策系统的一 部分，能够更好地为污水处理厂的运行决策提供帮助，实现了系统 的节能减排。"]
[73,"实时数据采集及在线数据挖掘如何实现节能?","数据采集系统通过现场检测仪表和网络设备，完成对主要工艺 参数的数据采集，并对生产流程进行监控。数据采集模块工作于现  场监测平台上，通过和各类基本传感器的交互，自动完成各环境要  素现场监测、采集，并实现数据预处理、暂存和传输的功能。数据  采集系统的基本工作过程是通过各类基本传感器，采集污水处理中 的基本监测要素变量，然后对其进行预处理，并按照系统定制的数  据交换标准将采集的监测要素数据封装打包，通过数据通信网络， 将封装好的数据包实时地传输给上层监测台站。\n数据采集模块的应用大大提高了系统的可靠性和自动化水平， 使系统便于维护和管理。数据采集模块将采集到的数据、各种设备  的状态信号、控制信号通过现场总线与工控机进行数据交换。于  是，操作人员可以通过显示器实时的了解现场设备的工作状态，根  据数据以及设备的状态进行相应的操作，提高了控制效率实现了系  统的节能。\n数据挖掘是从大量的、有噪声的、模糊的、随机的实际应用数 据中，提取隐含在其中的、人们事先不清楚的但又潜在有用的信息 和知识的过程。这个定义包含四个层次的含义：数据源必须是真实 的、大量的并且含噪声的；用户感兴趣的知识；知识要可以接受  可理解并且可以运用；在一定的领域具有实际应用的价值。\n由于数据挖掘使用的数据来自于实际的数据库，而且所处理的 数据量可能很大，因此数据挖掘中学习算法的效率和可扩充性就显 得尤为重要。污水处理过程每过几分钟都会采集大量的变量和参 数，可能需要实时地对这些数据进行数据挖掘，并将结果用于控制 之中，通过在线的数据挖掘，寻找数据规律对系统进行高效节能的 控制。"]
[74,"全厂综合控制如何实现节能?","为适应不同污水处理的要求，在处理的过程中，人们往往需要 根据工况，及时地对控制策略进行调整。如何根据不同的工况进行 控制策略调整，使系统的反应灵敏度和反馈变量均在控制策略的研 究范围内，是实现节能的要求。采用模型设计参数，虽然在一定范 围内可以达到系统的动态稳定，但是无法达到系统的整体最优。比 如虽然保证出水水质各项指标达到了最优，但是剩余污泥量的控 制，运行成本的最优化未必可以兼得。实际中，污水处理的节能降 耗，要求的是在保证出水水质和标准的前提下，污水处理的经济成 本也需要达到最优化的目的。\n为了保证运行良好，并提高出水水质，选择适宜的控制策略显 得尤为重要。污水处理过程的控制有以下几个方面的难点：系统的  反应过程复杂，处理过程中会同时发生性质不同的反应，如化学反  应、生物反应等；系统的输入组分不确定性明显，容易受季节以及  天气状况的影响；系统的动态模型很难建立，系统具有高度的动态  化，常在非稳态的情况下运行；系统各状态变量耦合严重。对于如  此复杂的污水处理系统，污水控制主要有以下几个方面：进水流量  的控制、pH 值控制、溶解氧浓度控制、二沉池中污泥高度控制、 F/M(Food/Microorganism)       控制。其中，进水流量大小决定有  机污水在系统中的滞留时间的长短，有机污水与曝气池中的微生物  新陈代谢活动，主要在水里的滞留时间内进行，于是滞留时间很大 程度上决定着曝气池中反应的程度。细菌对污水中底物浓度的阶跃 变化非常敏感，于是为了缓和曝气池中进水量的变化使细菌有一个  适应的过程，需要采用控制策略对进水流量进行控制； pH 值会影  响污水中氧化分解反应的速度，同时好养菌的繁殖对pH 值也有要  求，所以需要对 pH 值进行控制；曝气池中的氧气不足或者过量都  会导致污泥生存环境的恶化，于是需要对输入的空气进行控制，使  曝气池中氧的浓度保持在一定范围内；二沉池中污泥高度控制的目 的是通过污泥回流保持曝气池中生物固体浓度在一定范围内，另一方面防止高度过高产生溢出，增加水中有机物的含量，导致 BOD  浓度增加，水质下降；F/M  的控制也非常必要，当F/M  过低时， 细菌生产率将下降，增加了污泥龄，系统易受到有机底物峰值输入 的影响。当 F/M  过高时，则会使大量的沉降性不是很好的活性污 泥进入二沉池，同时增加了污泥排放量，并且增加了污泥处理 费用。\n随着国家对污水处理的重视，要求污染指标控制的日益严格， 许多先进的控制技术被不断应用到污水处理中，并取得了良好的控 制效果。\n(1)神经网络控制  A  Karamal 等针对厌氧消化过程提出了一 种混合模型，该模型基于物料平衡方程，其中生物生长速率通过神 经网络表述。\nMartin  Cote 等研究了活性污泥过程的动态模拟，用神经网络 改善预测并开发了一个程序以提高现有的活性污泥过程(机理模型)的模型精度。\n胡玉玲等针对中小型污水处理厂的实际情况，将活性污泥污水 处理系统非线性数学模型转换为参数有界的变参数正则状态方程， 并对系统模型进行了可控性与稳定性分析，提出了一个具有三层隐层的模糊神经网络控制器。\n(2)模糊控制 模糊模型具有很强的非线性表达能力，采用模 糊模型不需要事先充分了解系统的先验知识，所以在污水的建模中 具有很强的实际意义。J.Ferrer 模糊逻辑控制对曝气过程的节能进 行了研究，开发出一种基于模糊逻辑的曝气控制系统，并在 BAR- DENPHO 工艺中的主曝气池进行了试验，与普通的控制器相比可 节省40%的能量。\n(3)模型预测控制  Lindbers  利用子空间辨识方法得到污 水处理过程的包含控制输人和可测扰动的多变量状态空间模 型，然后设计一个线性二次最优控制器控制出水的氨氮和硝氮 的浓度。\n(4)自适应控制  对于不断波动的进水水量水质以及不断变化的环境的非线性系统，自适应控制是理想的。在生化污水处理过程 中，自适应控制得到了广泛的研究，主要集中在 DO 控制中。\n(5)模糊预测控制  M.A.Brdys   设计模糊预测控制器，控制 污水处理系统的溶解氧浓度。此控制器的本质是一非线性预测控制 作用。模糊预测控制是针对复杂的难以建立精确模型的工业过程提 出来的，模糊系统融合专家知识等进行控制，对具有不确定性的系 统建模具有优势。\n(6)自适应预测控制  自适应模型预测策略的特点是过程的， 模型采用自适应在线辨识的模型，模型具有在线修正作用。\n(7)多模型预测控制 多模型可以有效地表达大范围工况的工 业过程动态特性，对强非线性系统采用分解合成的方式进行描述， 能取得比单模型更加精确的模型。"]
[75,"智能执行机构如何实现节能?","电动执行机构是一种驱动阀门的终端控制装置，也称为阀门电 动装置。它的作用主要是替代人力去操纵管路系统的阀门，执行机 构在污水处理中起着十分重要的作用。污水处理现场具有作业环境 差、现场操作困难的特点，但是电动执行机构仍能够很好地解决阀 门远程操作和控制的问题。\n污水处理中的被控设备规模大，执行机构数量多，如果只采用 手动控制，工作效率低，对于出现的突发事件也不能及时有效地进 行控制。于是，将先进的控制方法应用到执行机构的控制中，提出 智能执行机构。根据系统长期运行的记录、熟练操作工人成熟的操 作经验和处理紧急情况得到的经验，将这些知识和经验进行详细的 分析、综合和筛选，建立起智能的执行机构，通过现场的传感器采 集到的信号并综合经验知识，对执行机构进行调节，从而达到对相 应被控量进行控制的目的。由于智能执行机构的广泛应用，对整个 污水处理系统来说，不仅减少了人力的操作，而且保证了系统安全 可靠的运行，实现了系统的节能。"]
[76,"工艺参数优化控制如何实现节能?","污水处理是一个多控制参数的工艺过程，最常用的控制参数为 溶解氧浓度和污泥龄。\n泥龄是活性污泥设计、运行和研究中一项十分重要的技术参 数，它反应了活性污泥系统中微生物的生长状态、生长条件、新陈 代谢等一系列基本特性，并且对出水水质、产泥量和需氧量，都有 重大影响。\n在曝气池内必须保持相对稳定的悬浮固体量，而活性污泥反应 的结果，是使曝气池内的活性污泥在量上有所增长，于是每天必须 从系统中排出相当于增长量的活性污泥量。同样在曝气池内，在微 生物新细胞生成的同时，又有一部分微生物老化衰退，为了使曝气 池内经常保持高度活性的活性污泥，每天都应有一定数量的作为剩 余污泥的污泥排出系统，每天排出的剩余污泥量，应等于每天增长 的污泥量。曝气池内活性污泥总量与每日排放污泥量之比，称为污 泥龄，即活性污泥在曝气池内的平均停留时间。\n控制泥龄是使活性污泥系统获得稳定可靠性能的关键，通过控 制泥龄，可以间接调整污泥负荷、曝气池内的悬浮固体量浓度，并 且取得很好的脱氮除磷效果。常用的控制泥龄的方法主要是从控制 悬浮固体量和调整回流比来实现，直接或间接的控制曝气池内活性 污泥的量，从而达到稳定处理工艺和稳定处理效果的目的。\n控制曝气池内活性污泥的量，可以通过以下几个方法来实现： 直接确定剩余污泥量，即直接通过实际计算来确定；根据曝气池内 悬浮固体浓度的直接分析控制泥龄，采用这种方式，直接测定活性  污泥系统内悬浮固体含量和剩余污泥含量，然后依次计算泥龄。流  量以连续的方式进行测量，确定每天的总流量，可以得到日平均流 量；根据曝气池内悬浮固体的浓度离心的分析控制泥龄，离心分析  的优点是测定迅速，减少了采样和分析的时间滞后。离心分析将污泥样品放在刻度离心管中，标准速度下和标准时间内进行离心，测 定离心产生的固体体积，同时用平行样品对污泥浓度进行平行测 定，并且与离心管中固体体积进行关联。用水力的方式控制泥龄， 它利用了反应器内污泥浓度与泥龄计算中剩余污泥浓度的关系，对 于悬浮固体浓度均匀分布的活性污泥系统来说，计算泥龄只需要反 应器体积和过程流量。这种控制方法提供了一个简化活性污泥系统 的运行途径，已经应用到了悬浮固体浓度均匀分布的系统中，应用 中需要使用校正曲线表来包括出水所含的悬浮固体浓度，还需要考 虑沉淀池的浓缩度，对于悬浮固体浓度不均匀分布的系统，也可以  同样应用此方法。"]
[77,"通过工控机、PLC   等技术如何实现节能?","为了保证系统在恶劣的自然环境下能够可靠运行，采用了基于 PLC 与工控机来构建监控和数据采集系统。上位机为通用的工控 机，主要功能是对污水站数据采集并对自动控制系统的控制参数进 行设置，监控设备的运行及控制状态。工作人员可以通过工控机的 画面随时对系统的运行参数、设备状态、各种越限报警信号等，进 行实时的检测、处理、记录和显示。\n下位机采用可编程逻辑控制器 (PLC),    可以和现场的传感器、 变送器以及自动化仪表进行数据通信、数据处理和数据管理。以工  控机作为监视和控制现场生产过程的可视窗口，以 PLC 进行逻辑 运算，可以对生产过程实行在线的实时控制。\n现场总线实现了数字量和模拟量的输入输出模块、智能信号装 置和过程调节装置与 PLC 和工业计算机之间的数据传输，使整个 系统的工程费用、装配费用、硬件成本减少到最少，实现了节能。 其特点是以单个分散式、数字式、智能化的测量和控制设备作为网 络节点，用总线相连接实现信息共享，共同完成控制功能。"]
[78,"如何通过智能仪表实现节能?","智能仪表可以取代常规的控制屏，即节省了占地，更有利于人机交互，方便实现实时数据的传送和远程的监控。智能仪表单元负 责各相关参数的监测、处理和控制，并将有关参数送往上位监控计 算机进行处理、保存。\n智能仪表控制系统的控制功能可以由组态设定来实现，其中组 态包括：系统组态、通道组态、报警组态、通讯组态和画面组态、 仪表显示画面。系统组态用于系统日期、时间、密码、通道总数、 记录间隔、时标选择、断偶处理、按键声音、屏幕保护延时；通道  组态用于对通道输入值进行组态设置；报警组态画面对各通道的报  警参数进行组态，如：报警类型、报警值、触点设置、回差值、声  音输出以及其他一些特殊设置；通讯组态用于对通讯参数进行组  态。包括与上位机通讯的相关参数，如：仪表站地址、通讯方式、 通讯波特率、通讯协议、打印机接口相关参数、打印间隔、打印机  类型。画面组态可以用来设置仪表监测运行时可循环切换显示的画 面；仪表显示画面包括开机画面、接线图画面以及多个组态画面和参数设置画面。\n智能仪表应用于污水处理中实现检测与控制，可以替代数据采 集装置、显示装置和系统的控制，简单的实现与上位机的通信。这 种智能的设备运用于污水控制开发平台的组态系统中，能够方便的 利用组态功能开发控制软件，节省监控程序代码的编写，减少了人 力的支出，又为控制系统开发提供了便利，实现了系统节能。"]