好氧曝气生化池池壁水下可视化巡检技术难点与解决对策

【资料简介】

好氧曝气生化池池壁水下可视化巡检技术难点与解决对策

摘要

好氧曝气生化池运行pH 7.0‑8.5，池内持续曝气产生大量上升气泡，水体悬浮物含量高，水下光学成像极易出现雾化、反光、画面模糊等问题，属于水下检测高难度工况；生化池单格边长2‑5 m，有效水深2.5‑4.0 m。传统排空检修需要长时间停止曝气，极易造成活性污泥死亡崩溃，带来重大生化系统恢复损失。本文围绕水下成像设备在曝气生化池巡检当中遇到的气泡干扰难题开展试验研究；对比多种补光模式、扫描距离下成像效果差异；提出“曝气间歇暂停+侧挂近距成像扫描”一体化作业工艺；对池壁水下裂缝、钢筋锈蚀、曝气装置周边混凝土剥落病害开展可视化识别；形成一套低扰动、不停产的好氧池水下巡检技术方案。可为市政污水、工业废水好氧生化构筑物不停水安全检测提供参考。

关键词：好氧曝气生化池；水下光学成像；气泡干扰；侧挂近距扫描；不停产巡检；污水处理运维

1 引言

好氧曝气生化池是活性污泥法污水处理工艺当中的核心构筑物，依靠曝气系统向水体持续充入空气，为好氧微生物降解污水当中有机物提供溶解氧。生化池水体pH常年维持在7.0‑8.5之间。国内绝大多数好氧池采用钢筋混凝土结构，单格池边长普遍2‑5 m，有效水深2.5‑4.0 m。

在常年曝气扰动、污水腐蚀、水位交替变化的共同作用之下，生化池水下池壁容易出现一系列隐蔽病害：水下混凝土微裂缝、池壁防腐层破损剥落、曝气盘周边混凝土长期气流冲刷造成局部剥蚀、预埋金属构件水下锈蚀开裂。以上病害隐藏于水面之下，地面目视巡检无法发现；病害持续发展将引发池壁渗漏，污水外泄污染周边土壤地下水。

传统好氧池水下病害检测方式需要排空池水、放空曝气、人工下池检查。但是停止曝气时间过长，池内活性污泥微生物会因为缺氧大量死亡，出现污泥解体、生化系统崩溃。一旦发生污泥崩溃，污水处理系统需要数周时间重新培养污泥，企业将承受巨大的停产调试损失。因此很多污水处理项目不愿意轻易放空好氧池开展全面检修。

水下可视化不停水检测是解决该痛点的理想路径。但是好氧池持续曝气产生大量上升气泡，气泡穿过光路时会造成光线折射散射，导致水下成像画面雾化模糊、灯光眩光严重；目前缺少成熟的、能够规避气泡干扰的水下成像巡检作业工艺，制约该项技术在曝气生化池当中推广应用。

基于上述工程难点，本文以多座工业与市政好氧曝气生化池为试验对象，开展水下成像检测对比试验；研究曝气气泡对水下光学成像的干扰机理；对比不同补光方式、扫描距离下成像质量；提出曝气间歇暂停‑侧挂近距扫描的创新作业工艺；形成一套低扰动不停产好氧池水下可视化巡检方案。

2 检测设备与试验工况

2.1 水下高清成像检测系统

选用电缆式单目360°旋转水下成像系统，设备由水下成像探头、铠装电缆、地面绞车、深度编码器、主控终端组成。探头耐压≥50 m水深，搭载可调功率环形LED补光灯、水平360°旋转云台；病害深度定位精度±5 cm。检测采用侧挂近距扫描方案，探头距离池壁控制0.4‑0.9 m。

2.2 试验生化池工况

选取三座好氧曝气生化池开展试验：

1#池，边长2 m，水深2.5 m，pH 7.0‑7.4；

2#池，边长3.5 m，水深3.2 m，pH 7.5‑8.0；

3#池，边长5 m，水深4.0 m，pH 7.8‑8.5。

全部钢筋混凝土现浇结构，投运年限5‑8年，池内底部安装微孔曝气系统，正常运行时全天不间断曝气。

3 曝气工况水下成像干扰机理分析

经过现场对比试验，曝气生化池成像干扰主要来源于两方面：

1）上升气泡的光折射干扰：大量微小气泡上浮，光线穿过气‑水界面发生折射散射，镜头画面出现白雾、雾化模糊；

2）水体悬浮物扰动干扰：曝气水流搅动池内活性污泥悬浮物，水体透光性下降，远距离成像清晰度大幅降低。

经过多组对照试验得出结论：曝气开启状态下，无论如何调整灯光亮度，成像画面均难以达到病害识别清晰度；必须采取短时暂停曝气措施，待气泡消散之后立即开展成像扫描。

4 “间歇停曝+侧挂近距扫描”标准化作业工艺

4.1 前期准备

收集生化池图纸、曝气系统布置图、历年维修台账；调试整套水下成像设备；在池顶检修口安装绞车与侧挂导向支架。提前与污水运行班组协调，制定短时曝气启停方案。整体检测过程生化池污水进水不停，仅对单格池曝气进行短时、间歇关闭，最大限度降低对活性污泥的影响。

4.2 分段间歇成像扫描实施

1）关闭该格生化池曝气系统，静置3‑5 min，待水体上浮气泡消散；

2）立刻下放水下探头，侧向贴近池壁，自上而下分段扫描；下放速度≤0.12 m/s；每下降0.5 m，360°旋转拍摄池壁全景；

3）单段池壁扫描完成后，立即重启曝气，恢复充氧；

4）移动探头位置，等待下一轮停曝窗口期，依次完成剩余池壁扫描；

5）重点巡检曝气头上方池壁区域、施工缝、伸缩缝等病害高发位置。

4.3 室内图像病害解析

导出视频图像，识别池壁裂缝、混凝土剥落、防腐层破损、预埋件锈蚀、曝气冲刷坑等病害，标记病害深度位置。

5 现场试验结果分析

三座好氧生化池全部顺利完成不停水成像巡检。采用间歇停曝工艺，气泡雾化干扰基本消除，成像画面清晰度满足病害识别要求；单格池每次停曝时长控制在5‑8分钟以内，短时间停曝不会造成池内溶解氧大幅下跌，检测结束后曝气恢复，生化工况稳定，活性污泥未受任何不良影响。

1#边长2 m生化池：水深1.6‑1.8 m位置池壁出现一条横向微裂缝；后期排空复核病害位置一致。

2#边长3.5 m生化池：底部曝气装置上方池壁混凝土局部剥蚀，为长期气流冲刷磨损病害。

3#边长5 m生化池：池壁水下结构完好，无明显病害。

6 技术优势与风险控制要点

6.1 技术优势

1）无需排空池水，污水系统连续运行，规避污泥崩溃风险；

2）短时间歇停曝，对好氧生化系统扰动极小；

3）侧挂近距扫描有效降低悬浮物对成像的影响；

4）地面远程检测，人员不下池，消除有限空间作业安全隐患。

6.2 风险防控对策

1）单格池单次停曝时间严格控制≤10分钟，禁止长时间关闭曝气；

2）检测工作分段、分区域开展，不要一次性关闭整池曝气；

3）检测期间安排运行人员实时监测池内溶解氧数据；一旦溶解氧快速下降，立即重启曝气。

7 长效巡检运维建议

好氧曝气生化池建议每1‑2年开展一次“间歇停曝‑水下成像”不停水巡检；优先选择水质负荷较低时段开展检测，降低短时停曝带来的风险；检测重点关注曝气冲刷区、水位变动带、施工缝等病害高发位置；发现水下裂缝、混凝土剥蚀病害及时维修，避免池壁渗漏事故。

8 结论

本文针对好氧曝气生化池持续曝气气泡干扰水下成像的行业难题，通过现场对比试验，提出“曝气间歇暂停+侧挂近距成像扫描”的不停产巡检工艺。在严格控制单次停曝时长条件下，可以有效消除上浮气泡带来的画面雾化干扰，水下成像清晰度能够满足池壁裂缝、混凝土剥蚀、预埋件锈蚀等隐蔽病害识别要求；检测作业对好氧活性污泥系统扰动极低，不需要排空池水、不会造成生化系统停产崩溃损失。该技术方案解决了曝气生化池水下隐蔽病害难以不停水检测的痛点，可为市政污水厂、工业废水处理厂好氧构筑物安全运维提供一条高效、经济、安全的巡检路径，推广前景广阔。

反应池‑水下成像论文 汇总关键词

一、核心技术关键词（高频）

水下成像检测；双目水下成像；单目360°旋转成像；侧挂近距扫描；不停水巡检；可视化检测；三维测距；病害识别；图像解析；深度定位；铠装电缆；水下高清探头；绞车‑深度编码器系统

二、池体/构筑物关键词

UASB厌氧反应罐；好氧曝气生化池；化学沉淀反应池；圆形反应池；狭小池体；混凝土反应池；污水处理构筑物；消防水池；饮用水沉淀池；钢筋混凝土池壁

三、病害与结构安全关键词

池壁腐蚀；防腐层脱落；水下裂缝；渗漏检测；混凝土剥蚀；污泥‑垢层遮挡；气泡干扰；水体浑浊；结构健康评价；病害演化；全生命周期监测；有限空间风险

四、工况、工艺与运维关键词

厌氧污泥；沼气气泡；曝气扰动；化学沉淀垢层；间歇停曝；近距扫描工艺；不停产检测；智慧水务；常态化巡检；闭环运维；病害风险预警

五、数字孪生智慧平台类关键词

2D‑3D数字孪生；池体内壁实景建模；病害三维可视化；图像对比分析；构筑物智慧运维；全生命周期健康监测平台

六、行业推广与对策类关键词

技术短板；标准化作业流程；设备选型；示范工程；运维转型升级；不停水检测技术推广

七、每篇论文独立关键词（分篇原版，直接粘贴进论文）

论文5：UASB厌氧反应罐；双目水下成像；受限空间检测；罐体腐蚀渗漏；结构健康评价；不停产检测

论文6：好氧曝气生化池；水下光学成像；气泡干扰；侧挂近距扫描；不停产巡检；污水处理运维

论文7：除氟除磷反应池；化学沉淀污泥；水下成像检测；污泥结垢遮挡；不停水巡检；饮用水构筑物运维

论文8：小型圆形反应池；狭小池体；水下成像检测；设备选型；侧挂近距扫描；中小型废水站运维

论文9：水下成像检测；2D‑3D数字孪生；混凝土反应池；构筑物全生命周期；病害演化监测；智慧水务运维平台

论文10：污水处理反应池；水下可视化成像检测；不停水巡检；技术短板；推广对策；水务运维转型升级

全套地热‑地下水勘察运维分类关键词

一、核心主体设备

1、地源热泵成套设备

浅层地源热泵、中深层水源热泵、复合热泵、热泵控制柜、变频循环水泵、回灌加压泵、换热站主机、分布式光纤测温终端、地温监测终端、能源管控平台

2、地热井与换热井仪器

中深层地热井、浅层换热井、回灌井、开采井；耐高温投入式液位传感器、水位‑水温一体化探头、多参数地热监测终端

3、井下成像探测系列

井下成像系统、钻孔电视、HO‑系列高温井下成像仪、自动排线绞车、耐磨耐高温探测电缆、防爆型井下摄像头、井筒可视化巡检设备

4、地下水采样监测装备

智能化洗井采样装备、常规洗井采样系统、常规水文调查装备、洗井采样质控站、智能样品流转箱、洗井潜水泵、低扰动气囊泵、多参数水质检测仪、水位泄降井深仪、便携式抽滤器、地下水流量计、流向流速仪、油水界面仪、三参数水位尺、分层采样系统

二、监测参数

动水位、静水位、井内温度、含水层压力、出水回水流量、水体pH、电导率、溶解氧、浊度、矿化度、氯离子浓度、泵组功耗、机组运行时长、地下水流速流向、油水界面高度、地层土壤温度、回灌压力

三、井筒常见病害

滤水管铁‑锰结垢、硅酸盐硬质水垢、井底泥沙淤积、含水层气体堵塞、生物黏泥附着、套管腐蚀穿孔、管节缝隙渗漏、井壁坍塌缩径、回灌堵塞、土壤热源热失衡、采‑回灌失衡、地层沉降、海水入侵、含水层淤堵

四、技术工艺

低扰动地下水取样、标准化洗井作业、井筒成像预检、高压水射流洗井、气举捞砂、化学药剂除垢、脉动高压含水层疏通、分层取水、水样现场过滤、样品恒温溯源储运、变频泵组节能调控、采灌平衡管控、土壤冷热均衡修复、分布式光纤地温监测、云端物联网远程传输、4G‑RTU数据采集

五、系统软件与管控平台

地热资源监管平台、换热站能耗监测系统、地下水水质监控平台、地源热泵智能运维系统、多级故障预警、运行数据台账、手机移动端告警、监测数据对接自然资源监管端口、CCER碳能耗核算

六、材料、硬件配件

PTFE防腐涂层、钛合金探测探头、蓝宝石耐磨镜头、阻燃耐磨探测线缆、内嵌式超声水表、压力传感终端、工业物联网传输模块、恒温防震样品箱、滤膜、取样容器

七、应用工况与项目场景

高温高矿化地热深井、浅层土壤污染监测井、矿山承压探水钻孔、油污污染场地监测井、温泉文旅地热井、滨海海水入侵监测井、小区供暖换热站、产业园清洁供暖项目、老旧地源热泵系统改造、水源地水质普查、金属矿山水害隐患排查、中深层地热回灌运维、复合热泵无热源供暖示范工程

八、行业政策、工程指标

水资源税流量计量、地热井开采监管、清洁供暖、零碳供热、碳减排项目、机房综合能效、主机COP能效、含水层长期养护、地下水环境调查、水文地质勘察、场地污染溯源监测

九、设备厂商专项术语

北京鸿鸥成运仪器、HO系列井下成像探头、7000m探测电缆、6000‑6500米下入深度、耐高温135℃传感设备、抗高矿化腐蚀监测终端、自动排线电动绞车