淺談幾種曝氣器在污水處理中的應(yīng)用

水污染是一個(gè)世界性的環(huán)境問(wèn)題，無(wú)論是在發(fā)展年還是在發(fā)達(dá) ，這個(gè)問(wèn)題都越來(lái)越受到人們的關(guān)注。目前，各國(guó)，特別是發(fā)達(dá) ，每年都要花費(fèi)大量的人力和財(cái)力來(lái)處理工業(yè)污水。自20世紀(jì)60年代以來(lái)，各國(guó)研究開發(fā)了各種控制水污染的新技術(shù)和新方法，污染控制也開始進(jìn)入一個(gè)相對(duì)較新的階段，即環(huán)境污染綜合防治的新階段。

由于工業(yè)廢水成分的多樣性，通常需要采用由多種方法組成的處理系統(tǒng)來(lái)滿足要求的排放標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)所采用的方法和手段，污水處理可分為物理法、化學(xué)法、物理化學(xué)法和生物法。生物法是利用廢水中微生物的代謝作用分解水中可降解有機(jī)物的方法。由于其處理量大、投資少、經(jīng)濟(jì)可靠的特點(diǎn)，是當(dāng)今世界上z常見的一種水處理方法。

1。曝氣器在污水處理中的應(yīng)用

生物處理法根據(jù)參與微生物的好氧條件可分為好氧法和厭氧法。一般來(lái)說(shuō)，好氧工藝更適合濃度較低的污水，如乙烯廠的污水。然而，厭氧法更適合處理濃度較高的污泥和污水。好氧生物處理方法可分為活性污泥法和生物膜法?；钚晕勰喾ㄊ且环N水體自凈的人工強(qiáng)化方法，是一種依靠活性污泥主體去除污水中有機(jī)物的方法。活性污泥中存在的需氧微生物只能在氧氣存在下發(fā)揮作用。在污水處理生化系統(tǒng)的曝氣池中，增氧效率與好氧微生物的生長(zhǎng)呈正相關(guān)。溶解氧的供給應(yīng)根據(jù)需氧微生物的數(shù)量、生理特性、基質(zhì)特性和濃度進(jìn)行綜合考慮。這樣，活性污泥可以處于嘴的優(yōu)良有機(jī)物降解狀態(tài)。根據(jù)試驗(yàn)，曝氣池中的溶解氧宜保持在3 ~ 4毫克/升。如果供氧不足，活性污泥性能差，導(dǎo)致廢水處理效果下降。為了確保充足的氧氣供應(yīng)，必須通過(guò)一個(gè)設(shè)備，如充氣器來(lái)完成。

1.1充氣原理

充氣是一種使空氣與水緊密接觸的方法。其目的是將空氣中的氧氣溶解到水中，或?qū)⑺胁恍枰臍怏w和揮發(fā)性物質(zhì)排出到空氣中。換句話說(shuō)，它是促進(jìn)氣體和液體之間物質(zhì)交換的一種手段。它還有其他重要的功能，如混合和攪拌?？諝庵械难鯕馔ㄟ^(guò)曝氣轉(zhuǎn)移到水中，氧氣從氣體轉(zhuǎn)移到液體。傳質(zhì)和擴(kuò)散理論主要應(yīng)用于劉易斯和惠特曼提出的雙膜理論。

雙膜理論認(rèn)為“氣水”界面上有氣膜和液膜，氣膜和液膜外有空氣和液體流動(dòng)，這就是湍流。氣體膜和液體膜之間有層流，沒有對(duì)流。在一定條件下，會(huì)有壓力梯度和濃度梯度。如果液膜中的氧濃度低于水中氧的飽和濃度，空氣中的氧將繼續(xù)通過(guò)液膜向內(nèi)擴(kuò)散進(jìn)入水體，因此液膜和氣膜將成為氧傳遞的障礙，這就是雙膜理論。顯然，克服液膜障礙的有效方法是將“氣液”界面從010轉(zhuǎn)變?yōu)?0007。曝氣攪拌就是這種情況。具體方法是減小氣泡尺寸，增加氣泡數(shù)量，增加液體湍流水平，增加曝氣器安裝深度，延長(zhǎng)氣泡與液體的接觸時(shí)間?；谶@一實(shí)踐，曝氣設(shè)備被廣泛應(yīng)用于污水處理。

1.2曝氣類型和曝氣機(jī)的功能

曝氣類型可大致分為兩種類型:一種是鼓風(fēng)曝氣，另一種是機(jī)械曝氣。鼓風(fēng)曝氣是一種通過(guò)曝氣擴(kuò)散板或擴(kuò)散管將氣泡引入水中的曝氣方法。這種方法通常是廣告

鼓風(fēng)曝氣系統(tǒng)由鼓風(fēng)機(jī)、曝氣機(jī)和一系列相連的管道組成。鼓風(fēng)機(jī)通過(guò)一系列管道將空氣輸送到安裝在罐底部的曝氣器，通過(guò)這些管道形成不同尺寸的氣泡。充氣器的出口處形成氣泡，氣泡的大小取決于空氣擴(kuò)散裝置的形式。氣泡隨著水環(huán)上升流動(dòng)后，在醉后的液面上破裂。這個(gè)過(guò)程產(chǎn)生了將氧氣轉(zhuǎn)移到污水中的效果。鼓風(fēng)系統(tǒng)的曝氣器主要分為微泡、中泡、大泡、水力剪切、水力沖擊和氣舉。

鼓風(fēng)曝氣設(shè)備指標(biāo)的主要技術(shù)性能包括:功率效率(Ep)，即每消耗1kW電能，輸送到混合溶液中的氧氣量；氧氣利用效率，即通過(guò)鼓風(fēng)曝氣轉(zhuǎn)移到混合溶液中的氧氣量，占總氧氣供應(yīng)的百分比(%)。

1.3.1微氣泡曝氣器

微氣泡曝氣器也稱為微孔曝氣器。陶粒、粗瓷等多孔材料與酚醛樹脂等合適的粘合劑混合，高溫?zé)Y(jié)，形成擴(kuò)散板、擴(kuò)散管和擴(kuò)散罩。根據(jù)安裝類型，可分為升降微孔曝氣器和固定微孔曝氣器。

升降式微孔曝氣器主要由微孔曝氣管、活動(dòng)搖臂和提升機(jī)組成:

①微孔曝氣管由微孔管、前蓋、后蓋和連接螺栓組成；

②活動(dòng)搖臂是一根提升管。微孔曝氣管安裝在支氣管上，形成格柵條。底座固定在池壁上。活動(dòng)立管伸入池中。支管落在池底，由架支撐在池底。

③充氣機(jī)提升機(jī)是一種可移動(dòng)的電動(dòng)提升機(jī)。提升小車可以自由移動(dòng)并提升搖臂。

其工作原理是:空氣從微泡曝氣管后蓋的通氣孔進(jìn)入曝氣管。曝氣管的管壁上密集分布著許多微孔。在壓差的作用下，管道中的空氣從管壁的孔隙中擴(kuò)散出來(lái)，在污水中形成許多微小的氣泡，在水中造成湍流，從而達(dá)到將空氣中的氧氣溶解到水中的目的。

微孔曝氣管有多種形式，目前常用有兩種類型:一種是普通的由粗瓷或剛玉等燒結(jié)而成的曝氣管。這種管子的壁在燒結(jié)過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生許多微孔。其主要特點(diǎn)是能產(chǎn)生直徑約為0.1-0.2毫米的微小氣泡，氣液接觸面積大，氧氣利用率高，一般可達(dá)20-25%；其缺點(diǎn)是氣壓損失大，容易堵塞。送入的空氣需要過(guò)濾，容易損壞。一旦損壞，氧氣利用率開始從010下降到10007。另一種是管式膜微孔曝氣管。該曝氣管的安裝方法與前一個(gè)基本相同，但其自身的結(jié)構(gòu)有很大不同。它使用由ABS或UPVC制成的管道作為配氣管，管壁上有通風(fēng)個(gè)孔，配氣管的外周覆蓋有由合成橡膠制成的隔膜，隔膜通過(guò)金屬夾固定在管道上。合成橡膠膜片通過(guò)激光和其他方法沖壓出均勻分布的孔。充氣期間，空氣通過(guò)管壁上的通氣孔進(jìn)入隔膜和管壁之間。在壓縮空氣的作用下，隔膜輕微膨脹，開孔，達(dá)到空氣分布和擴(kuò)散的目的。當(dāng)空氣供應(yīng)停止且氣壓消失時(shí)，隔膜本身在彈性作用下自動(dòng)關(guān)閉孔眼。由于水壓的作用，隔膜壓在管壁上。因此，污水不會(huì)回流并堵塞孔。然而，由于隔膜開口的直徑直接影響氧氣的利用率，開口的直徑應(yīng)該是合適的。如果開口的直徑太大，氧氣利用率低，如果開口的直徑太小，氧氣利用率高，但是電阻增加。橡膠隔膜應(yīng)由抗老化的高強(qiáng)度膠體制成，以防止隔膜撕裂和損壞曝氣器。

1.3.2動(dòng)態(tài)曝氣器

動(dòng)態(tài)曝氣器是一種新型曝氣器，屬于固定安裝類型

本發(fā)明采用“大孔氣泡排放和配氣”技術(shù)，引入曝氣器的空氣分別進(jìn)行正向旋轉(zhuǎn)和反向旋轉(zhuǎn)導(dǎo)流，正向旋轉(zhuǎn)導(dǎo)流為順時(shí)針方向，反向旋轉(zhuǎn)導(dǎo)流為逆時(shí)針方向，在兩個(gè)不同方向旋轉(zhuǎn)流的作用下，套筒旋轉(zhuǎn)混合筒內(nèi)形成瞬時(shí)連續(xù)的局部反應(yīng)氣液強(qiáng)化旋轉(zhuǎn)混合區(qū)。旋流的旋流作用產(chǎn)生的大量氣泡均勻密集分布，在擴(kuò)散作用被圓形蓋阻擋后向上產(chǎn)生氣泡。一般來(lái)說(shuō)，動(dòng)態(tài)曝氣機(jī)由大孔雙向旋混、套筒強(qiáng)化旋混和圓蓋阻擋擴(kuò)散等各種結(jié)構(gòu)動(dòng)作組成。從而氣相在液相中碰撞、剪切和分裂，從而形成混合擴(kuò)散。由于動(dòng)力曝氣器采用大孔排氣，即使空氣和壓力停止后污水回流到曝氣器和配氣管，排氣孔也不會(huì)堵塞，從根本上解決了曝氣器堵塞的問(wèn)題，氧利用率長(zhǎng)期保持不變。然而，由于產(chǎn)生的氣泡直徑大，氧氣利用率低于微孔曝氣機(jī)，通常在15%和19%之間。與結(jié)構(gòu)的動(dòng)態(tài)曝氣器和性能相似，有一個(gè)旋轉(zhuǎn)式曝氣器。

1.4搖臂微孔曝氣器和動(dòng)態(tài)曝氣器的比較

除了上述氣泡直徑、氧氣利用率和易堵塞方面的差異外，兩者還有以下差異:

1.4.1安裝方式

搖臂微孔曝氣器是活動(dòng)安裝的。當(dāng)曝氣器需要更換或檢修時(shí)，可以將曝氣器提離水面，在池面檢修，不影響同一個(gè)池內(nèi)其他曝氣器的工作，不需要停池凈水，檢修成本低，工作量小。

動(dòng)態(tài)曝氣器是固定的，安裝完成后不能移動(dòng)。如果曝氣池需要檢修，必須停止池的運(yùn)行，只有去除池中的污水、污泥等雜質(zhì)后才能開始施工。大修成本相對(duì)較高。

1.4.2耐久性

搖臂微孔曝氣器的失效模式主要有以下三種:①鋼制配氣管生銹后產(chǎn)生的氧化鐵以及污水和空氣中的雜質(zhì)會(huì)造成曝氣管內(nèi)部堵塞、曝氣管內(nèi)氣流分布不均、曝氣管晃動(dòng)和疲勞損壞；(2)曝氣管安裝在管接頭上。在曝氣管晃動(dòng)和污水腐蝕的雙重作用下，管接頭容易從根部脫落，污水腐蝕也會(huì)造成管壁變薄和穿孔；(3)水下?lián)u臂的活動(dòng)接頭長(zhǎng)時(shí)間浸入水中，不會(huì)因生銹等原因轉(zhuǎn)動(dòng)，因此曝氣器無(wú)法正常升至水面。近年來(lái)，通過(guò)新技術(shù)的應(yīng)用，上述三種失效模式得到了很大改善，曝氣器的使用壽命達(dá)到了5年左右。

動(dòng)態(tài)曝氣器的失效模式包括:由于疲勞或腐蝕，曝氣器各部分之間的連接部分(如圓形蓋、旋轉(zhuǎn)混合筒、旋轉(zhuǎn)混合環(huán)等)。)斷裂或松動(dòng)，導(dǎo)致曝氣器解體或脫落；配氣管斷裂；非金屬管道，如UPVC，通常用于氣體分配管道。管子和管道，管子和管件用膠水粘合。一旦附著力不牢固，很容易從附著力上脫落并漏氣。這三種失效模式一般可以通過(guò)合理的選型、正確的選材、嚴(yán)格的質(zhì)量控制等方法來(lái)避免。因此，該曝氣器使用壽命長(zhǎng)，可達(dá)8 ~ 10年。

1.4.3實(shí)際應(yīng)用

搖臂微孔曝氣器因其好氧利用率高、維護(hù)方便的優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)負(fù)荷大、污水量少的一級(jí)生化系統(tǒng)水質(zhì)。固定動(dòng)態(tài)曝氣機(jī)由于好氧利用率低、維護(hù)時(shí)間長(zhǎng)、維護(hù)難度大、使用壽命長(zhǎng)，一般用于生產(chǎn)負(fù)荷低、廢水處理效果較好的二級(jí)生化系統(tǒng)水質(zhì)。

2結(jié)論

曝氣機(jī)有多種類型。經(jīng)過(guò)不斷更新和發(fā)展，他們的結(jié)構(gòu)和性能每天都在變化。Th