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必讀！關(guān)于曝氣器在污水處理中的那些事......曝氣器在污水處理中的應用 生物處理法根據參與作用的微生物的需氧情況，可分為好氧法和厭氧法兩大類(lèi)。一般情況，好氧法比較適用于較低濃度污水，如乙烯廠(chǎng)污水;而厭氧法較適用于處理污泥和較高濃度的污水。好氧生物處理法可分為活性污泥法和生物膜法兩大類(lèi)。 活性污泥法是水體自?xún)舻娜斯娀椒ǎ且环N依靠活性污泥工作主體的去除污水中有機物的方法。存在于活性污泥中的好氧微生物必須在有氧氣存在的條件下才能起作用。 在污水處理生化系統的曝氣池中，充氧效率與好氧微生物生長(cháng)量成正相關(guān)性。溶解氧的供給量要根據好氧微生物的數量、生理特性、基質(zhì)性質(zhì)及濃度來(lái)綜合考慮。 這樣，活性污泥才能處在最佳的降解有機物的狀態(tài)。根據試驗表明，曝氣池中溶解氧維持在3～4mg/L為宜，若供氧不足，活性污泥性能差，導致廢水處理效果下降。為保證有充足的供氧，必須依靠一種設備來(lái)完成，例如曝氣器。 2 曝氣的原理 曝氣是使空氣與水強烈接觸的一種手段，其目的在于將空氣中的氧溶解于水中，或者將水中不需要的氣體和揮發(fā)性物質(zhì)放逐到空氣中。換言之，它是促進(jìn)氣體與液體之間物質(zhì)交換的一種手段。它還有其他一些重要作用，如混合和攪拌。 空氣中的氧通過(guò)曝氣傳遞到水中，氧由氣相向液相進(jìn)行傳質(zhì)轉移，這種傳質(zhì)擴散的理論，目前應用較多的是劉易斯和惠特曼提出的雙膜理論。 雙膜理論認為，在“氣-水”界面上存在著(zhù)氣膜和液膜，氣膜外和液膜外有空氣和液體流動(dòng)，屬紊流狀態(tài);氣膜和液膜間屬層流狀態(tài)，不存在對流，在一定條件下會(huì )出現氣壓梯度和濃度梯度。如果液膜中氧的濃度低于水中氧的飽和濃度，空氣中的氧繼續向內擴散透過(guò)液膜進(jìn)入水體，因而液膜和氣膜將成為氧傳遞的障礙。 這就是雙膜理論。顯然，克服液膜障礙最有效的方法是快速變換“氣-液”界面。 曝氣攪拌正是如此，具體的做法就是：減少氣泡的大小，增加氣泡的數量，提高液體的紊流程度，加大曝氣器的安裝深度，延長(cháng)氣泡與液體的接觸時(shí)間。曝氣設備正是基于這種做法而在污水處理中被廣泛采用的。 3 曝氣類(lèi)型與曝氣器的功能 曝氣類(lèi)型大體分為兩類(lèi)：一類(lèi)是鼓風(fēng)曝氣，一類(lèi)是機械曝氣。 鼓風(fēng)曝氣是采用曝氣器擴散板或擴散管在水中引入氣泡的曝氣方式。一般乙烯廠(chǎng)的污水處理多采用這種方式。機械曝氣是指利用葉輪等器械引入氣泡的曝氣方式。 所有的曝氣設備，都應該滿(mǎn)足下列3種功能： ①產(chǎn)生并維持有效的氣-水接觸，并且在生物氧化作用不斷消耗氧氣的情況下保持水中一定的溶解氧濃度; ②在曝氣區內產(chǎn)生足夠的混合作用和水的循環(huán)流動(dòng); ③維持液體的足夠速度，以使水中的生物固體處于懸浮狀態(tài)。 鼓風(fēng)曝氣設備 鼓風(fēng)曝氣系統由鼓風(fēng)機、曝氣器和一系列連通的管線(xiàn)組成。鼓風(fēng)機將空氣通過(guò)一系列管道輸送到安裝在池底部的曝氣器，通過(guò)曝氣器，使空氣形成不同尺寸的氣泡。 氣泡在曝氣器出口形成，尺寸則取決于空氣擴散裝置的形式，氣泡經(jīng)?過(guò)上升和隨水循環(huán)流動(dòng)，最后在液面處破裂，這一過(guò)程產(chǎn)生氧向污水中轉移的作用。鼓風(fēng)系統的曝氣器主要分為微氣泡、中氣泡、大氣泡、水力剪切、水力沖擊及空氣升液等類(lèi)型。 鼓風(fēng)曝氣設備的主要技術(shù)性能指標有：
4 微氣泡曝氣器 微氣泡曝氣器也稱(chēng)微孔曝氣器，采用多孔性材料如陶粒、粗瓷等摻以適當的如酚醛樹(shù)脂一類(lèi)的粘劑，在高溫下燒結成為擴散板、擴散管和擴散罩的形式。按照安裝的型式，可分為提升式微孔曝氣器及固定式微孔曝氣器。 提升式微孔曝氣器主要由微孔曝氣管、活動(dòng)搖臂、提升機等3部分組成： ①微孔曝氣管即由微孔管、前蓋、后蓋及連接螺栓組成; ②活動(dòng)搖臂是可提升的配管，微孔曝氣管安裝于支氣管上，成柵條狀，底座固定在池壁上，活動(dòng)立管伸入池中，支管落在池底部，并支架支撐在池底部; ③曝氣器提升機，為活動(dòng)式電動(dòng)卷?yè)P機，起吊小車(chē)可隨意移動(dòng)，將搖臂提起。 其工作原理是：空氣從微氣泡曝氣管后蓋的通氣孔進(jìn)入曝氣管，曝氣管的管壁上密布者許多細小的孔隙，管內空氣在壓力差的作用下，從管壁的孔隙中擴散出來(lái)，在污水形成許許多多微小的氣泡，并造成水的紊流，從而達到了將空氣中的氧溶入水中的目的。 微孔曝氣管的形式有很多，目前較為常用的有兩種：一種是由粗瓷或剛玉等燒結而成的普通曝氣管，這種管壁在燒結過(guò)程中產(chǎn)生許多極微小的孔隙，它的主要特點(diǎn)是能產(chǎn)生微小的氣泡，氣泡直徑約0.1～0.2mm，氣、液接觸面積大，氧利用率高，一般可達到20～25%;其缺點(diǎn)是氣壓損失較大，易堵塞，送入的空氣需過(guò)濾處理，易損壞，一旦損壞，氧利用率就開(kāi)始快速下降。 另一種是管式膜片微孔曝氣管。這種曝氣管的安裝方式與前一種基本一樣，但其自身的結構卻有很大的區別，它是由一個(gè)用ABS或UPVC制成的管子作為布氣管，管壁上開(kāi)有通風(fēng)孔，布氣管外周覆蓋著(zhù)合成橡膠制成的膜片，膜片被金屬卡子固定在管子上。在合成橡膠膜片上用激光等方法打出均勻分布的孔眼。 曝氣時(shí)，空氣通過(guò)管壁上的通氣孔進(jìn)入膜片與管壁之間，在壓縮空氣的作用下，使膜片微微鼓起，孔眼張開(kāi)，達到布氣擴散的目的。 停止供氣，氣壓消失后，膜片本身在彈性作用下使孔眼自動(dòng)閉合，由于水壓的作用，膜片壓實(shí)在管壁上。因此，污水不會(huì )倒流而堵塞孔眼。但由于這種膜片的開(kāi)孔直徑直接影響到氧的利用率，因此，開(kāi)孔直徑應適當。 開(kāi)孔直徑過(guò)大，氧的利用率較低，開(kāi)孔直徑過(guò)小，氧利用率高，但阻力增大。橡膠膜片應選用耐老化，高強度膠質(zhì)，以免膜片出現撕裂，造成曝氣器損壞。 5 動(dòng)態(tài)曝氣器 動(dòng)態(tài)曝氣器是一種新型的曝氣器，屬于固定安裝式的微氣泡曝氣器，它由圓罩、旋混筒、旋混圈、套接頭抱箍和配氣管組成。 動(dòng)態(tài)曝氣器采用了“大孔排氣泡布氣”技術(shù)，將引入曝氣器內的空氣分別進(jìn)行正旋和反旋導流，正旋導流為順時(shí)針?lè )较颍葱龑Я鳛槟鏁r(shí)針?lè )较颍蓛蓚�(gè)不同方向旋流作用下，在套筒旋混筒內形成一個(gè)瞬間連續局部反應的氣液強化旋混區。 由旋混旋流作用所產(chǎn)生的大量氣泡，再經(jīng)?圓罩阻擋擴散作用之后，均勻密布的向上產(chǎn)生氣泡。總的來(lái)說(shuō)，動(dòng)態(tài)曝氣器是由大孔雙向旋混、套筒強化旋混和圓罩阻擋擴散等各種結構作用，使氣相在液相中碰撞、剪切和分割，從而形成混合性擴散。 由于動(dòng)態(tài)曝氣器采用了大孔排氣，即使停風(fēng)停壓后，污水倒流進(jìn)曝氣器和配氣管中，也不會(huì )造成排氣孔堵塞，從而從根本上解決了曝氣器堵塞的問(wèn)題，可長(cháng)期保持氧利用率不發(fā)生變化。但由于產(chǎn)生氣泡的直徑較大，氧利用率相對微孔曝氣器要低，一般在15～19%之間。與動(dòng)態(tài)曝氣器的結構和性能類(lèi)似的還有旋混曝氣器。 6 搖臂微孔曝氣器與動(dòng)態(tài)曝氣器的對比 除了上面所講的氣泡直徑、氧利用率、是否易堵塞等不同之處外，兩者還有以下幾個(gè)不同點(diǎn)： 1、安裝方式 搖臂微孔曝氣器為可活動(dòng)式安裝，當曝氣器需要更換或檢修時(shí)，可用提升機將曝氣器從水中出來(lái)，在池面進(jìn)行施工檢修，不影響同池其他曝氣器的工作，不需要停池凈水，檢修成本低，工作量少。 動(dòng)態(tài)曝氣器為固定式安裝，一經(jīng)安裝完成后，便不可以移動(dòng)，如果某間曝氣池需要檢修，就必須停止該池的運行，并且將池內的污水和淤泥等雜物清除后，方可施工，檢修成本較高。 2、耐用性 搖臂式微孔曝氣器的失效形式主要有以下3種： ①鋼制布氣管生銹后產(chǎn)生氧化鐵以及污水和空氣中的雜物會(huì )造成曝氣管內堵，曝氣管內氣流分布不均勻，使曝氣管抖動(dòng)，而產(chǎn)生疲勞損壞; ②曝氣管安裝在管接頭上，在曝氣管抖動(dòng)和污水腐蝕的雙重作用下，管接頭易從根部折斷，污水的腐蝕還會(huì )造成布氣管壁減薄穿孔; ③水下?lián)u臂活動(dòng)關(guān)節長(cháng)期浸泡在水中，可能會(huì )因為生銹等原?因而無(wú)法轉動(dòng)，從而使得曝氣器不能正常提升到水面。以上3種失效形式，經(jīng)過(guò)近年來(lái)的新技術(shù)的應用，已經(jīng)得到很大的改善，使得曝氣器的使用壽命可達5年左右。 動(dòng)態(tài)曝氣器的失效形式則有：由于疲勞或腐蝕等原?因，曝氣頭各部件(如圓罩、旋混筒、旋混圈等)之間的連接件斷裂或松脫，而造成曝氣頭解體或脫落;配氣管斷裂;配氣管一般采用UPVC等非金屬管材，管子與管子，管子與管件多用膠水粘連，一旦粘接不牢，容易從粘連處脫落和漏氣。 這3種失效形式一般可以通過(guò)合理選型，正確選材，嚴把質(zhì)量關(guān)等方法來(lái)避免。因此，這種曝氣器的使用壽命較長(cháng)，可達8～10年。 3、實(shí)際應用 搖臂式微孔曝氣器因為有氧利用率高、檢修方便等優(yōu)點(diǎn)，較多應用在生產(chǎn)負荷較重、污水水質(zhì)較惡劣的一級生化系統;固定式動(dòng)態(tài)曝氣器則因為有氧利用率稍低但可以長(cháng)期保持，檢修困難但使用壽命長(cháng)的特點(diǎn)，一般應用在生產(chǎn)負荷較低，污水水質(zhì)較好的二級生化系統。 7 結論 其實(shí)，曝氣器的選用依據各有側重，主要考慮下列因素： ①空氣擴散裝置應具有較高的氧利用率和動(dòng)力效率，具有較好的節能效果; ②不易堵塞，出現故障易排除，便于維護管理; ③構造簡(jiǎn)單，便于安裝，工程造價(jià)及裝置本身成本都較低。 此外，還應考慮污水的水質(zhì)，地區條件以及曝氣池型、水深等。 |
