淺談幾種曝氣器在污水處理中的應(yīng)用

水污染是一個世界性的環(huán)境問題，無論是在發(fā)展年還是在發(fā)達 ，這個問題都越來越受到人們的關(guān)注。目前，各國，特別是發(fā)達 ，每年都要花費大量的人力和財力來處理工業(yè)污水。自20世紀(jì)60年代以來，各國研究開發(fā)了各種控制水污染的新技術(shù)和新方法，污染控制也開始進入一個相對較新的階段，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物的方法。由于其處理量大、投資少、經(jīng)濟可靠的特點，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。一般來說，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。活性污泥法是一種水體自凈的人工強化方法，是一種依靠活性污泥主體去除污水中有機物的方法。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)特性和濃度進行綜合考慮。這樣，活性污泥可以處于嘴的優(yōu)良有機物降解狀態(tài)。根據(jù)試驗，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)，必須通過一個設(shè)備，如充氣器來完成。

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，它是促進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。空氣中的氧氣通過曝氣轉(zhuǎn)移到水中，氧氣從氣體轉(zhuǎn)移到液體。傳質(zhì)和擴散理論主要應(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，這就是湍流。氣體膜和液體膜之間有層流，沒有對流。在一定條件下，會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)通過液膜向內(nèi)擴散進入水體，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，延長氣泡與液體的接觸時間。基于這一實踐，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，另一種是機械曝氣。鼓風(fēng)曝氣是一種通過曝氣擴散板或擴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、曝氣機和一系列相連的管道組成。鼓風(fēng)機通過一系列管道將空氣輸送到安裝在罐底部的曝氣器，通過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散裝置的形式。氣泡隨著水環(huán)上升流動后，在醉后的液面上破裂。這個過程產(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)，形成擴散板、擴散管和擴散罩。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、活動搖臂和提升機組成:

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。活動立管伸入池中。支管落在池底，由架支撐在池底。

③充氣機提升機是一種可移動的電動提升機。提升小車可以自由移動并提升搖臂。

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散出來，在污水中形成許多微小的氣泡，在水中造成湍流，從而達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)過程中會產(chǎn)生許多微孔。其主要特點是能產(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20-25%；其缺點是氣壓損失大，容易堵塞。送入的空氣需要過濾，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)個孔，配氣管的外周覆蓋有由合成橡膠制成的隔膜，隔膜通過金屬夾固定在管道上。合成橡膠膜片通過激光和其他方法沖壓出均勻分布的孔。充氣期間，空氣通過管壁上的通氣孔進入隔膜和管壁之間。在壓縮空氣的作用下，隔膜輕微膨脹，開孔，達到空氣分布和擴散的目的。當(dāng)空氣供應(yīng)停止且氣壓消失時，隔膜本身在彈性作用下自動關(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)由抗老化的高強度膠體制成，以防止隔膜撕裂和損壞曝氣器。

1.3.2動態(tài)曝氣器

動態(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)流為順時針方向，反向旋轉(zhuǎn)導(dǎo)流為逆時針方向，在兩個不同方向旋轉(zhuǎn)流的作用下，套筒旋轉(zhuǎn)混合筒內(nèi)形成瞬時連續(xù)的局部反應(yīng)氣液強化旋轉(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，在擴散作用被圓形蓋阻擋后向上產(chǎn)生氣泡。一般來說，動態(tài)曝氣機由大孔雙向旋混、套筒強化旋混和圓蓋阻擋擴散等各種結(jié)構(gòu)動作組成。從而氣相在液相中碰撞、剪切和分裂，從而形成混合擴散。由于動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，排氣孔也不會堵塞，從根本上解決了曝氣器堵塞的問題，氧利用率長期保持不變。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，通常在15%和19%之間。與結(jié)構(gòu)的動態(tài)曝氣器和性能相似，有一個旋轉(zhuǎn)式曝氣器。

1.4搖臂微孔曝氣器和動態(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安裝的。當(dāng)曝氣器需要更換或檢修時，可以將曝氣器提離水面，在池面檢修，不影響同一個池內(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。

動態(tài)曝氣器是固定的，安裝完成后不能移動。如果曝氣池需要檢修，必須停止池的運行，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、曝氣管晃動和疲勞損壞；(2)曝氣管安裝在管接頭上。在曝氣管晃動和污水腐蝕的雙重作用下，管接頭容易從根部脫落，污水腐蝕也會造成管壁變薄和穿孔；(3)水下?lián)u臂的活動接頭長時間浸入水中，不會因生銹等原因轉(zhuǎn)動，因此曝氣器無法正常升至水面。近年來，通過新技術(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到了5年左右。

動態(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，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合理的選型、正確的選材、嚴(yán)格的質(zhì)量控制等方法來避免。因此，該曝氣器使用壽命長，可達8 ~ 10年。

1.4.3實際應(yīng)用

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

2結(jié)論

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