曝气器技术在污水处理中的应用

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发布时间：2019-12-25
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由于工业废水成分的多样性，往往需要通过几种方法组成的处理系统才能达到所需的排放标准。污水处理按采用的方法手段分类，可分为物理法、化学法、物理化学法和生物法4种。生物法是利用废水中的微生物的代谢作用分解水中可降解的有机物的一种方法，因为具有处理量大，投资省，经济可靠的特点，它是当今世界*普遍的一种水处理方法。

曝气器在污水处理中的应用

根据参与微生物的好氧条件，生物处理方法可分为好氧法和厌氧法。

一般来说，好氧法更适合处理低浓度的污水，如乙烯类植物污水；厌氧法更适合处理污泥和高浓度污水。

好氧生物处理方法可分为活性污泥法和生物膜法。活性污泥法是一种人工强化水质自净的方法，是以活性污泥为主体去除污水中有机物的方法。活性污泥中的好氧微生物必须在有氧的情况下发挥作用。在污水处理生化系统的曝气池中，曝气效率与好氧微生物的生长速度呈正相关。溶解氧的多少应根据好氧微生物的数量、生理特性、基质性质和浓度来考虑。这样，活性污泥就可以处于有机物降解的*佳状态。

试验表明，曝气池内溶解氧维持在3~4mg/L为宜，但供氧不足时，活性污泥性能较差，导致废水处理效果降低。为了保证充足的氧气供应，人们必须依靠一种设备，如曝气器。

曝气原理

曝气是使空气与水强烈接触的一种方法。其目的是将空气中的氧气溶解成水，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。

根据双膜理论，在“气-水”界面处有气膜和液膜，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，没有对流，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，空气中的氧将继续通过液膜向水体内扩散，从而液膜和气膜成为氧转移的障碍。这就是双膜理论。

显然，克服这一障碍*有效的方法是迅速改变“气液”界面。曝气搅拌正是这样，具体做法是：减小气泡尺寸，增加气泡数量，增加液体的紊流度，增加曝气器安装深度，延长气泡与液体的接触时间。基于此，曝气设备在污水处理中得到了广泛的应用。

曝气类型与曝气器的功能

曝气类型一般分为两类：一类是鼓风曝气，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曝气方式。乙烯装置的污水处理一般采用这种方式。机械通气是指利用叶轮等仪器引入气泡的通气方法。

所有曝气设备应满足以下三个功能：

生产和保持有效的气-水接触，并在通过生物氧化连续消耗氧气的情况下保持一定浓度的溶解氧在水中；

在曝气区产生足够的混合和水环流动；

保持足够的液体速度使生物固体悬浮在水中。

鼓风曝气设备

鼓风曝气系统由风机、曝气器和一系列连接管道组成。鼓风机将空气通过一系列管道输送到水箱底部的曝气器，通过曝气器形成不同尺寸的气泡。气泡在曝气器出口处形成，其大小取决于空气扩散装置的形式。气泡随着水环上升和流动，*后在液位处破裂，导致氧气转移到污水中。鼓风系统中的曝气器主要分为微泡、中泡、大泡、水力剪切、水力冲击和气举。

鼓风曝气设备的主要技术性能指标为：动态效率（Ep），即每1kW能耗向混合物输送的氧气；氧气利用率（EA），即鼓风曝气向混合物输送总氧气的百分比。

微气泡曝气器

微气泡曝气器又称微孔曝气器，采用陶粒、粗瓷等多孔材料与酚醛树脂等适当的粘合剂混合，在高温下烧结成扩散板、扩散管和扩散罩的形式。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。

升降式微孔曝气器主要由微孔曝气器、活动摇臂、提升机等三部分组成：

（1）微孔曝气器由微孔管、前盖、后盖和连接螺栓组成；

（2）活动摇臂是一种可升降的管道。在支气管上安装微孔充气管，形成网格条。这个底座固定在游泳池的墙上。

（3）充气电梯，为移动式电动卷扬机，升降小车可随意移动，摇臂升降。

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。

微孔曝气器有多种形式，目前常用的有两种：

一种是用粗瓷或刚玉烧结而成的普通通气管，在烧结过程中会产生许多细小的气孔。它的主要特点是能产生微小的气泡。气泡直径约为0.1～0.2mm。其缺点是压力损失大，容易堵塞，空气进入过滤器处理，容易损坏，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。曝气器的安装与前一个基本相同，但曝气器本身的结构却大不相同。它由ABS或UPVC制成的空气分配管组成，管壁上有排气孔。空气分配管的外部覆盖有合成橡胶隔膜，该隔膜通过金属夹固定在空气分配管上。利用激光在合成橡胶膜片上均匀分布小孔。

在充气过程中，空气通过管壁上的通风孔进入隔膜和管壁之间。在压缩空气的作用下，隔膜稍微充气，开孔以达到空气扩散的目的。当供气停止，压力消失后，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，由于隔膜的孔径直接影响氧气的可用性，因此孔径应适当。孔径过大，氧利用率低，孔径过小，氧利用率高，但阻力增大。橡胶隔膜应耐老化，高强度胶，以免撕裂隔膜，造成曝气器损坏。

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