曝氣設(shè)備是好氧生物處理系統(tǒng)至關(guān)重要的設(shè)備之一，曝氣設(shè)備的能耗在污水處理廠的運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用中占有很大的比重。節(jié)約曝氣設(shè)備的能耗對(duì)于降低污水處理成本具有十分重要的意義。

一、概述

目前，二級(jí)生物處理污水廠大多數(shù)采用鼓風(fēng)曝氣工藝，而鼓風(fēng)機(jī)是此工藝中最為核心的設(shè)備之一，鼓風(fēng)機(jī)的能耗有時(shí)占污水廠總能耗的50% 以上，因此污水處理廠選用何種形式的風(fēng)機(jī)是一個(gè)非常重要的問(wèn)題。

曝氣設(shè)備在生化處理中主要有兩個(gè)作用，首先是為好氧微生物分解污水中有機(jī)物提供氧氣并維持好氧微生物的活性，其次曝氣也起到攪拌混合的作用，使得微生物與污水充分混合，提高污水的處理效率。

二、曝氣設(shè)備種類及選型

2.1 曝氣設(shè)備選型原則

1)曝氣設(shè)備的選型首先考慮的是處理工藝的要求，根據(jù)不同處理工藝的要求，選擇不同的曝氣設(shè)備。例如，氧化溝工藝需要曝氣的同時(shí)推流污水，所以一般采用曝氣刷或曝氣盤(pán)分段布置，也可以采用鼓風(fēng)曝氣與推流設(shè)備聯(lián)合使用。

2)曝氣設(shè)備的選型其次要考慮的是其充氧能力，以滿足生化反應(yīng)的需氧量。根據(jù)進(jìn)水水質(zhì)和出水標(biāo)準(zhǔn)求得生化反應(yīng)的理論需氧量，然后選擇對(duì)應(yīng)曝氣能力的設(shè)備同時(shí)留有一定余力。

3)曝氣設(shè)備的選型第三就要考慮曝氣設(shè)備的動(dòng)力效率。動(dòng)力效率作為曝氣設(shè)備的效能指標(biāo)，能有效指導(dǎo)選擇更節(jié)能的設(shè)備，以降低運(yùn)行成本。

4)氧的利用率也曝氣設(shè)備的一個(gè)選型指標(biāo)，作為一個(gè)參考指標(biāo)。雖然曝氣設(shè)備氧的利用率高可以提高它的充氧能力，但并不一定會(huì)提高其動(dòng)力效率。比如微氣泡比大氣泡的氧利用率高，同時(shí)微氣泡的產(chǎn)生消耗更多的能源，其動(dòng)力效率不一定比大氣泡高。

5)最后要考慮曝氣設(shè)備本身的材料、可調(diào)性以及維修方便與否。

綜合來(lái)說(shuō)選用曝氣設(shè)備的原則是：根據(jù)進(jìn)水、出水水質(zhì)，水量，運(yùn)行費(fèi)用，使用壽命，維護(hù)費(fèi)用，一次性投資，負(fù)面影響及節(jié)能環(huán)保等方面綜合考慮選用。

2.2 曝氣設(shè)備簡(jiǎn)介

污水生化處理常用的曝氣設(shè)備有：鼓風(fēng)機(jī)供氧，稱為鼓風(fēng)曝氣;機(jī)械曝氣，如采用表面曝氣機(jī)的表面曝氣;也有鼓風(fēng)機(jī)和攪拌裝置相結(jié)合的聯(lián)合曝氣，靜態(tài)曝氣器( 亦稱固定螺旋)也屬之;采用水泵經(jīng)射流器供氧的射流曝氣，噪聲較小。目前的曝氣機(jī)設(shè)備具體分類為：鼓風(fēng)機(jī)+曝氣盤(pán)、生物轉(zhuǎn)盤(pán)或生物轉(zhuǎn)碟、表面曝氣機(jī)、潛水推流曝氣機(jī)、射流曝氣機(jī)等。

當(dāng)前廣泛用于好氧生物處理系統(tǒng)的曝氣設(shè)備分為鼓風(fēng)曝氣和機(jī)械曝氣兩大類。

2.2.1 鼓風(fēng)曝氣設(shè)備

鼓風(fēng)曝氣設(shè)備又稱“壓縮空氣曝氣設(shè)備”，利用鼓風(fēng)機(jī)通過(guò)風(fēng)管以及擴(kuò)散設(shè)備向水中增氧，該設(shè)備能夠使池內(nèi)液體與空氣充分接觸。鼓風(fēng)曝氣設(shè)備系統(tǒng)是由曝氣裝置、鼓風(fēng)機(jī)以及連貫的管道組成的。其中通過(guò)一系列管道將空氣輸送到安裝在生化池底部的曝氣裝置就是鼓風(fēng)機(jī)，空氣經(jīng)過(guò)曝氣裝置時(shí)會(huì)形成不同尺寸的氣泡，氣泡經(jīng)過(guò)上升與流動(dòng)最后在液面處破裂，從而實(shí)現(xiàn)曝氣效果。

鼓風(fēng)曝氣設(shè)備結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于操作管理，機(jī)械消耗低，操作維護(hù)容易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，但是大孔擴(kuò)散設(shè)備氣體利用率較低，微孔擴(kuò)散設(shè)備易堵塞。

2.2.2 機(jī)械曝氣設(shè)備

表面曝氣設(shè)備又稱“機(jī)械攪拌曝氣設(shè)備”，利用馬達(dá)來(lái)直接帶動(dòng)軸流式葉輪運(yùn)作，同時(shí)由導(dǎo)管經(jīng)導(dǎo)水板將廢水向四周噴出，噴出的過(guò)程會(huì)形成一片薄薄的水幕，在空氣會(huì)與空氣接觸并形成水滴，水滴在落下撞擊液面時(shí)產(chǎn)生的亂流以及大量氣泡會(huì)使水中的含氧量增加。

(1)轉(zhuǎn)刷/轉(zhuǎn)碟系統(tǒng)

維護(hù)、運(yùn)行費(fèi)用高，將水通過(guò)離心拋灑擴(kuò)散到空氣中進(jìn)行氣液交換，在此過(guò)程中會(huì)在周邊產(chǎn)生水霧，導(dǎo)致異味和病菌擴(kuò)散到空氣中，混合能力較差，無(wú)法使曝氣池固體物均勻懸浮。

(2)表曝機(jī)

該設(shè)備為將水提升拋至空氣中產(chǎn)生氣液交換，同樣也會(huì)產(chǎn)生大量的水霧，破環(huán)周圍環(huán)境空氣，設(shè)備需要消耗動(dòng)力來(lái)克服重力作用，額外增加能耗，且水平動(dòng)能缺乏導(dǎo)致作用范圍有限，懸浮物在曝氣池角落或設(shè)備之間沉積明顯，維護(hù)及運(yùn)行費(fèi)用都較高。

表面曝氣設(shè)備結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，管理方便，效率較高;但是只使用于規(guī)模較小工程。

(3)潛水推流式曝氣機(jī)

結(jié)合了表面曝氣和機(jī)械曝氣的優(yōu)點(diǎn)，采用水面吸氣注入水下方式，在水下螺旋槳將氣流切割為細(xì)小氣泡方式充氧;在完成充氧同時(shí)，對(duì)水體進(jìn)行推流和攪拌;以達(dá)到污水進(jìn)行硝化和反硝化作用，動(dòng)力效率較高。運(yùn)行費(fèi)用低，維修簡(jiǎn)便。但是一次性投資較大。

2.3 常用鼓風(fēng)曝氣設(shè)備

鼓風(fēng)曝氣系統(tǒng)由鼓風(fēng)機(jī)、空氣輸送管道和空氣擴(kuò)散裝置(曝氣器)組成。按曝氣器產(chǎn)生的氣泡大小分為小型氣泡、中型氣泡和大型氣泡三種。

1)小型氣泡曝氣器裝置：微孔曝氣器;

2)中型氣泡曝氣器裝置：穿孔管曝氣器;

3)大型氣泡曝氣器裝置：旋流曝氣器。

按安裝方式不同又分為固定式、懸掛鏈?zhǔn)胶涂商嵘饺N。

2.3.1 膜片式微孔曝氣器

膜片式微孔曝氣器是由聚丙烯制成底座，合成橡膠制成微孔曝氣膜片，一般為T(mén)PU曝氣膜片、橡膠曝氣膜片和硅膠曝氣膜片，膜片上有同心圓形布置的孔眼。產(chǎn)生的氣泡直徑在1.5~3.0mm少量的塵埃可以通過(guò)孔眼，不會(huì)堵塞，無(wú)需空氣凈化設(shè)備。

2.3.2 穿孔管曝氣

穿孔曝氣管由鋼管或塑料管制成，管徑為25~50mm在管壁兩側(cè)的下部開(kāi)3~5mm的孔眼，間距為50~100mm，氣泡直徑為2~6mm，孔口流速大于10m/s。穿孔曝氣管結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，不易堵塞，阻力小，但氧利用率低，動(dòng)力效率尚可。

2.3.3 旋流曝氣器

旋流曝氣器是在傳統(tǒng)螺旋形曝氣器的基礎(chǔ)上，結(jié)合多種先進(jìn)結(jié)構(gòu)形式，開(kāi)發(fā)的新一代高效螺旋形曝氣設(shè)備，具有服務(wù)面積大、阻力小、運(yùn)行穩(wěn)定可靠、不易堵塞、使用壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)。主要用于工業(yè)廢水、市政污水處理中的曝氣系統(tǒng)，在高懸浮物、高硬度、易結(jié)垢廢水中優(yōu)勢(shì)更加明顯。

根據(jù)需求可設(shè)置為固定式和可提升式安裝。

采用可提升式安裝時(shí)，設(shè)備檢修方便，曝氣器出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)，維修人員可敷設(shè)支架，將曝氣器單元提出水面后，進(jìn)行維修或更換。無(wú)需將池內(nèi)積水放空。

2.3.4 懸掛鏈曝氣器

懸掛鏈曝氣器是由曝氣器、曝氣器連接軟管、水面布?xì)庵鞴?漂浮管)三部分組成。曝氣器單元一般通過(guò)增加配重塊，或者在曝氣管道內(nèi)灌入鋼筋混凝土，使曝氣器能懸浮在污水中，并通過(guò)軟管連接在主管上，實(shí)現(xiàn)在水中懸掛的目的。

檢修方便，曝氣器出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)，維修人員可乘坐小船，將曝氣器單元提出水面后，進(jìn)行維修或更換。無(wú)需將池內(nèi)積水放空。

三、曝氣設(shè)備綜合對(duì)比

3.1 曝氣設(shè)備的比較

3.2 結(jié)論

評(píng)價(jià)某種曝氣裝置的優(yōu)劣，不能單看技術(shù)參數(shù)，必須從參數(shù)、造價(jià)、附屬設(shè)備、總電耗、運(yùn)行管理、使用年限等進(jìn)行綜合比較后來(lái)評(píng)價(jià)它的好壞。

曝氣選型應(yīng)因地制宜，在滿足生化反應(yīng)好氧需求的前提下，盡量選擇動(dòng)力效率高的曝氣設(shè)備，減少運(yùn)行能耗。一般情況下，曝氣設(shè)備適宜選擇化學(xué)穩(wěn)定性好，耐酸堿，機(jī)械強(qiáng)度高，抗沖擊能力強(qiáng)，能夠承受風(fēng)機(jī)頻繁啟用產(chǎn)生的水擊作用的材料，同時(shí)宜采用不需要除塵處理的阻力較小的結(jié)構(gòu)，降低運(yùn)行成本。