污水处理是解决水环境污染的重要途径,但目前绝大多数污水处理厂存在运行能耗与处理成本高等问题,其主要是由于污水处理厂主要耗能单元——鼓风曝气系统效率低、能耗过高造成的。在国家提倡“节能减排”的背景下,对污水处理厂主要耗能单元——鼓风曝气系统进行系统的研究,分析问题所在,提出解决方法与对策,有助于实现污水处理厂的节能降耗,并且对提高污水处理效率与降低运行成本具有重要意义。本研究以典型污水处理厂的曝气系统作为研究对象,对污水处理厂的微孔曝气设备氧转移速率影响因素进行研究,分析影响微孔曝气器充氧能力的因素以及影响程度;对曝气系统中曝气设备及控制模式所存在的问题进行分析,为污水处理厂节能降耗以及优化控制模式提供参考;对新旧微孔曝气器氧转移速率(OTR)进行测试,分析了微孔曝气器充氧性能下降程度以及下降原因,对曝气设备运行能耗与成本进行分析,为污水处理厂曝气设备日常运行和降低运行成本提供理论指导。论文的主要结论如下:(1)典型微孔曝气器充氧性能关键因素试验研究结果表明:1)水温对氧转移速率具有两面性影响。在15℃水温条件下,试验所用微孔曝气器氧转移速率最高;当水温大于15℃时,随着水温的升高,微孔曝气器氧转移速率降低;当水温小于15℃时,随着水温的升高,微孔曝气器氧转移速率增高;2)鼓风通气量对微孔曝气器氧转移速率有一定影响。当微孔曝气器在额定流量下1~3m3/h范围内变化时,鼓风通气量的增加会使微孔曝气器的氧转移速率有较大幅的增大,当微孔曝气器鼓风通气量超过3m3/h时,随着鼓风通气量的增加微孔曝气器氧转移速率没有明显增大;3)水中的盐度对微孔曝气器氧转移速率有一定的影响。当水中盐度在0~2500mg/L范围内,水中盐度的变化对微孔曝气器氧转移速率影响较小;当水中盐度超过2500mg/L时,随着水中盐度的增加,微孔曝气器氧转移速率增大。(2)典型污水处理厂曝气系统问题诊断及控制模式优化研究结果表明:1)部分污水处理厂存在曝气设备老化漏气、曝气器表面堵塞、曝气不均匀、曝气池在线溶解氧仪数量不足等问题;2)在污水处理厂曝气系统的运行方面:试验所在污水处理厂存在曝气系统控制指标单一、对进水量及进水浓度变化反应不及时的问题;3)污水处理厂可以通过对污水处理厂曝气池曝气效果的观察、曝气池污水中溶解氧以及其他数据的连续监测,能够分析出曝气设备运行的状态,运行方式的不足、控制模式的优劣。(3)在青岛市李村河污水处理厂一期工程曝气系统中,选取运行10年的微孔曝气器与同型号的新曝气器作为研究对象,结合其氧转移速率的测试结果,进行成本分析,得到以下结论:1)运行10年的微孔曝气器的曝气充氧能力会有所下降,下降程度约为10%;2)如果将运行十年的曝气器更换为同型号新曝气器,李村河污水处理厂将会每年节省电耗费用90万元,投资回收期约为14个月。