曝气器在污水处理中的应用

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发布时间：2019-11-05
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曝气原理

曝气是使空气和水紧密接触的一种方法曝气的目的是溶解水中的氧气或将水中不需要的气体和挥发性物质排出到空气中。换言之，它是促进气体和液体之间物质交换的一种手段。它还具有其他重要的功能，如搅拌和搅拌。

空气中的氧通过曝气转化为水，氧从气相转化为液相进行传质这种传质扩散理论是目前应用较为广泛的理论，它是由刘易斯和惠特曼提出的双膜理论。

根据双膜理论，“气水”界面上有气膜和液膜，气膜和液膜外有空气和液体流动，属于湍流状态气膜和液膜属于层流状态，不存在对流，在一定条件下会有压力梯度和浓度梯度。

如果液膜中氧的浓度低于水中氧的饱和浓度，空气中的氧会继续通过液膜向水体内扩散，从而液膜和气膜成为氧气输送的障碍这就是双膜理论显然，克服液膜屏障*有效的方法是迅速改变气液界面。

曝气搅拌正是如此，具体做法是：减小气泡尺寸，增加气泡数量，提高液体紊流度，增加曝气器安装深度，延长气泡与液体接触时间。在此基础上，曝气设备在污水处理中得到了广泛的应用。

曝气方式及曝气功能

曝气类型一般分为两类：一类是吹气曝气，一类是机械曝气。

鼓风曝气是通过扩散板或扩散管将气泡引入水中的一种方法。乙烯装置废水处理一般采用这种方法。机械通气是指通过叶轮等仪器引入气泡。

所有曝气设备应满足以下三个功能：

（1）产生和维持有效的气水接触，并在生物氧化连续消耗氧气的情况下保持水中溶解氧的一定浓度；

（2）在曝气区产生足够的混合和水循环流动；

（3）保持足够的液体速度，使活固体保持悬浮状态。
鼓风曝气设备

曝气系统由风机、曝气器和一系列相连的管道组成。吹风机将空气通过一系列管道输送到安装在水池底部的曝气器，从而使空气形成不同大小的气泡。

气泡在曝气器的出口处形成，其大小取决于扩散器的形状。在上升并与水循环后，它*终在液位处分解。这一过程产生了向污水中转移氧气的功能鼓风系统曝气器主要分为微气泡、中气泡、大气泡、水力剪切、水力冲击和气举。

吹风曝气设备主要技术性能指标如下：

功率效率，即每消耗1kw电，转移到混合物中的氧气量；

氧气利用率，是指通过空气曝气转移到混合物中的氧气量占总供氧量的百分比。

微气泡曝气器

微气泡曝气器又称微孔曝气器，多孔材料如陶粒、粗瓷等适当掺入酚醛树脂类胶粘剂，在高温下烧结成扩散板、扩散管和扩散罩形式。根据安装形式可分为提升式微孔曝气器和固定式微孔曝气器。

提升式微孔曝气器主要由微孔曝气器、活动摇臂和提升机组成。

（1）微孔曝气管由微孔管、前盖、后盖和连接螺栓组成；

（2）活动摇臂是一种可升降的管子，微孔充气管安装在支气管内，成网格条，底座固定在池壁上，活动立管进入池内，支管落在池底，支撑在池底；

（3）充气提升机，对于移动式电动提升机，提升小车可随意移动，摇臂。

其工作原理是：从气管后盖排气口的微气泡进入暴露区，暴露在气管壁的许多小孔隙中，管道在压差作用下，空气从管壁的孔隙中扩散，在水中形成许多微小气泡，并产生水的紊流从而达到氧气从空气中进入水中的目的。

微孔暴露气管有很多种，目前常用的有两种：一种是由粗瓷或刚玉烧结而成的普通气管，管壁在烧结过程中产生许多微孔，其主要特点是产生微小气泡，气泡直径约0.1~0.2mm，气体而且液体接触面积大，氧气利用率高，一般可达到20~25%；其缺点是空气压力损失大，易堵塞，空气进入过滤器处理，易损坏，一旦损坏，氧气利用率开始迅速下降。

另一种是管式隔膜微孔曝气器。明管的安装方法与前一种基本相同，但其本身的结构却大不相同。它是由ABS或UPVC制成的管子，用作布管。管壁开有通风孔，布管外表面覆盖合成橡胶隔板，隔板用金属夹固定在管上采用激光等方法在合成橡胶膜片上均匀开孔。

充气时，空气通过管壁通入隔板和管壁之间，在压缩空气的作用下，使隔板微微鼓包，开孔，达到布气扩散的目的。

当供气停止，压力消失时，膜片在弹性作用下自动关闭孔。由于水压的作用，隔膜压在管壁上。因此，污水不会回流并堵塞孔。但是，由于孔的直径直接影响氧气的利用率，所以孔的直径应该是合适的。

孔径过大，氧利用率低，孔径过小，氧利用率高，但阻力增大。橡胶隔膜应选用耐老化、高强度胶，以免撕裂隔膜，造成曝气器损坏。
动态曝气器

动态曝气器是一种新型的曝气器，属于固定安装式微泡曝气器，它由圆形罩、旋转混合筒、旋转混合环、套筒接头箍和安装管组成。

动态曝气器采用排气泡布“大孔”技术，将空气分别引入曝气器中，进行正旋和正旋导流，正旋导流为顺时针，反旋导流为逆时针，由两个不同方向组成，在旋流器的作用下，将套筒螺杆气缸混合，形成对力矩增强螺旋气液混合区的连续局部反应。

旋流和旋流混合产生大量气泡，在圆形罩停止扩散后，气泡均匀均匀地向上产生。一般情况下，动态曝气器由大孔双向混合、套筒增强混合和圆形盖阻挡扩散等多种结构组成，使气相在液相中发生碰撞、剪切和分段，形成混合扩散。

由于动态曝气器采用大孔排气，即使在停风停压后，污水回流到曝气器和管道中，也不会造成排气孔堵塞，从而从根本上解决了曝气器堵塞的问题，能长期保持氧气利用率不变但由于气泡直径较大，氧利用率低于微孔曝气器，一般在15-19%之间。动态曝气器的结构和性能与旋转混合曝气器的结构和性能相似。

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