曝氣器在污水處理中的應用

生物處理法根據(jù)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。一般情況，好氧法比較適用于較低濃度污水，如乙烯廠污水;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。活性污泥法是水體自凈的人工強化方法，是一種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(tǒng)的曝氣池中，充氧效率與好氧微生物生長量成正相關性。溶解氧的供給量要根據(jù)好氧微生物的數(shù)量、生理特性、基質(zhì)性質(zhì)及濃度來綜合考慮。這樣，活性污泥才能處在好的降解有機物的狀態(tài)。根據(jù)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完成，例如曝氣器。

曝氣原理

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。空氣中的氧通過曝氣傳遞到水中，氧由氣相向液相進行傳質(zhì)轉(zhuǎn)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”界面上存在著氣膜和液膜，氣膜外和液膜外有空氣和液體流動，屬紊流狀態(tài);氣膜和液膜間屬層流狀態(tài)，不存在對流，在一定條件下會出現(xiàn)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(xù)向內(nèi)擴散透過液膜進入水體，因而液膜和氣膜將成為氧傳遞的障°，這就是雙膜理論。顯然，克服液膜障°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(shù)量，提高液體的紊流程度，加大曝氣器的安裝深度，延長氣泡與液體的接觸時間。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。

曝氣類型與曝氣器的功能

曝氣類型大體分為兩類：一類是鼓風曝氣，一類是機械曝氣。鼓風曝氣是采用曝氣器￡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(qū)內(nèi)產(chǎn)生足夠的混合作用和水的?環(huán)流動;

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)。

鼓風曝氣設備

鼓風曝氣系統(tǒng)由鼓風機、曝氣器和一系列連通的管線組成。鼓風機將空氣通過一系列管道輸送到安裝在池底部的曝氣器，通過曝氣器，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)過上升和隨水?環(huán)流動，最 后在液面處破裂，這一過程產(chǎn)生氧向污水中轉(zhuǎn)移的作用。鼓風系統(tǒng)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型。

鼓風曝氣設備的主要技術性能指標有：動力效率(Ep)，即每消耗1kW電能轉(zhuǎn)移到混合液中的氧量;氧的利用效率(EA)，即通過鼓風曝氣轉(zhuǎn)移到混合液的氧量，占總供氧量的百分比(%)。

動態(tài)曝氣器

動態(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。

動態(tài)曝氣器采用了“大孔排氣泡布氣”技術，將引入曝氣器內(nèi)的空氣分別進行正旋和反旋導流，正旋導流為順時針方向，反旋導流為逆時針方向，由兩個不同方向旋流作用下，在套筒旋混筒內(nèi)形成一個瞬間連續(xù)局部反應的氣液強化旋混區(qū)。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?？偟膩碚f，動態(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(jié)構(gòu)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。由于動態(tài)曝氣器采用了大孔排氣，即使停風停壓后，污水倒流進曝氣器和配氣管中，也不會造成排氣孔堵塞，從而從根本上解決了曝氣器堵塞的問題，可長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。與動態(tài)曝氣器的結(jié)構(gòu)和性能類似的還有旋混曝氣器。

曝氣器的種類非常多，經(jīng)過不斷的更新和發(fā)展，其結(jié)構(gòu)和性能更是有著日新月異的變化。本文介紹的只是其中極少的幾種，所作的論述也只是根據(jù)本地區(qū)的有限幾家污水處理場的情況而作，一些看法帶有很大的片面性和局限性。其實，曝氣器的選用依據(jù)各有側(cè)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力效率，具有較好的節(jié)能效果;

②不易堵塞，出現(xiàn)故障易排除，便于維護管理;

③構(gòu)造簡單，便于安裝，工程造價及裝置本身成本都較低。

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