浅谈几种曝气器在污水处理中的应用

水污染是一个世界性的环境问题，无论是在发展年还是在发达 ，这个问题都越来越受到人们的关注。目前，各国，特别是发达 ，每年都要花费大量的人力和财力来处理工业污水。自20世纪60年代以来，各国研究开发了各种控制水污染的新技术和新方法，污染控制也开始进入一个相对较新的阶段，即环境污染综合防治的新阶段。

由于工业废水成分的多样性，通常需要采用由多种方法组成的处理系统来满足要求的排放标准。根据所采用的方法和手段，污水处理可分为物理法、化学法、物理化学法和生物法。生物法是利用废水中微生物的代谢作用分解水中可降解有机物的方法。由于其处理量大、投资少、经济可靠的特点，是当今世界上z常见的一种水处理方法。

1。曝气器在污水处理中的应用

生物处理法根据参与微生物的好氧条件可分为好氧法和厌氧法。一般来说，好氧工艺更适合浓度较低的污水，如乙烯厂的污水。然而，厌氧法更适合处理浓度较高的污泥和污水。好氧生物处理方法可分为活性污泥法和生物膜法。活性污泥法是一种水体自净的人工强化方法，是一种依靠活性污泥主体去除污水中有机物的方法。活性污泥中存在的需氧微生物只能在氧气存在下发挥作用。在污水处理生化系统的曝气池中，增氧效率与好氧微生物的生长呈正相关。溶解氧的供给应根据需氧微生物的数量、生理特性、基质特性和浓度进行综合考虑。这样，活性污泥可以处于嘴的优良有机物降解状态。根据试验，曝气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，导致废水处理效果下降。为了确保充足的氧气供应，必须通过一个设备，如充气器来完成。

1.1充气原理

充气是一种使空气与水紧密接触的方法。其目的是将空气中的氧气溶解到水中，或将水中不需要的气体和挥发性物质排出到空气中。换句话说，它是促进气体和液体之间物质交换的一种手段。它还有其他重要的功能，如混合和搅拌。空气中的氧气通过曝气转移到水中，氧气从气体转移到液体。传质和扩散理论主要应用于刘易斯和惠特曼提出的双膜理论。

双膜理论认为“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，这就是湍流。气体膜和液体膜之间有层流，没有对流。在一定条件下，会有压力梯度和浓度梯度。如果液膜中的氧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内扩散进入水体，因此液膜和气膜将成为氧传递的障碍，这就是双膜理论。显然，克服液膜障碍的有效方法是将“气液”界面从010转变为10007。曝气搅拌就是这种情况。具体方法是减小气泡尺寸，增加气泡数量，增加液体湍流水平，增加曝气器安装深度，延长气泡与液体的接触时间。基于这一实践，曝气设备被广泛应用于污水处理。

1.2曝气类型和曝气机的功能

曝气类型可大致分为两种类型:一种是鼓风曝气，另一种是机械曝气。鼓风曝气是一种通过曝气扩散板或扩散管将气泡引入水中的曝气方法。这种方法通常是广告

鼓风曝气系统由鼓风机、曝气机和一系列相连的管道组成。鼓风机通过一系列管道将空气输送到安装在罐底部的曝气器，通过这些管道形成不同尺寸的气泡。充气器的出口处形成气泡，气泡的大小取决于空气扩散装置的形式。气泡随着水环上升流动后，在醉后的液面上破裂。这个过程产生了将氧气转移到污水中的效果。鼓风系统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。

鼓风曝气设备指标的主要技术性能包括:功率效率(Ep)，即每消耗1kW电能，输送到混合溶液中的氧气量；氧气利用效率，即通过鼓风曝气转移到混合溶液中的氧气量，占总氧气供应的百分比(%)。

1.3.1微气泡曝气器

微气泡曝气器也称为微孔曝气器。陶粒、粗瓷等多孔材料与酚醛树脂等合适的粘合剂混合，高温烧结，形成扩散板、扩散管和扩散罩。根据安装类型，可分为升降微孔曝气器和固定微孔曝气器。

升降式微孔曝气器主要由微孔曝气管、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活动摇臂是一根提升管。微孔曝气管安装在支气管上，形成格栅条。底座固定在池壁上。活动立管伸入池中。支管落在池底，由架支撑在池底。

③充气机提升机是一种可移动的电动提升机。提升小车可以自由移动并提升摇臂。

其工作原理是:空气从微泡曝气管后盖的通气孔进入曝气管。曝气管的管壁上密集分布着许多微孔。在压差的作用下，管道中的空气从管壁的孔隙中扩散出来，在污水中形成许多微小的气泡，在水中造成湍流，从而达到将空气中的氧气溶解到水中的目的。

微孔曝气管有多种形式，目前常用有两种类型:一种是普通的由粗瓷或刚玉等烧结而成的曝气管。这种管子的壁在烧结过程中会产生许多微孔。其主要特点是能产生直径约为0.1-0.2毫米的微小气泡，气液接触面积大，氧气利用率高，一般可达20-25%；其缺点是气压损失大，容易堵塞。送入的空气需要过滤，容易损坏。一旦损坏，氧气利用率开始从010下降到10007。另一种是管式膜微孔曝气管。该曝气管的安装方法与前一个基本相同，但其自身的结构有很大不同。它使用由ABS或UPVC制成的管道作为配气管，管壁上有通风个孔，配气管的外周覆盖有由合成橡胶制成的隔膜，隔膜通过金属夹固定在管道上。合成橡胶膜片通过激光和其他方法冲压出均匀分布的孔。充气期间，空气通过管壁上的通气孔进入隔膜和管壁之间。在压缩空气的作用下，隔膜轻微膨胀，开孔，达到空气分布和扩散的目的。当空气供应停止且气压消失时，隔膜本身在弹性作用下自动关闭孔眼。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。然而，由于隔膜开口的直径直接影响氧气的利用率，开口的直径应该是合适的。如果开口的直径太大，氧气利用率低，如果开口的直径太小，氧气利用率高，但是电阻增加。橡胶隔膜应由抗老化的高强度胶体制成，以防止隔膜撕裂和损坏曝气器。

1.3.2动态曝气器

动态曝气器是一种新型曝气器，属于固定安装类型

本发明采用“大孔气泡排放和配气”技术，引入曝气器的空气分别进行正向旋转和反向旋转导流，正向旋转导流为顺时针方向，反向旋转导流为逆时针方向，在两个不同方向旋转流的作用下，套筒旋转混合筒内形成瞬时连续的局部反应气液强化旋转混合区。旋流的旋流作用产生的大量气泡均匀密集分布，在扩散作用被圆形盖阻挡后向上产生气泡。一般来说，动态曝气机由大孔双向旋混、套筒强化旋混和圆盖阻挡扩散等各种结构动作组成。从而气相在液相中碰撞、剪切和分裂，从而形成混合扩散。由于动力曝气器采用大孔排气，即使空气和压力停止后污水回流到曝气器和配气管，排气孔也不会堵塞，从根本上解决了曝气器堵塞的问题，氧利用率长期保持不变。然而，由于产生的气泡直径大，氧气利用率低于微孔曝气机，通常在15%和19%之间。与结构的动态曝气器和性能相似，有一个旋转式曝气器。

1.4摇臂微孔曝气器和动态曝气器的比较

除了上述气泡直径、氧气利用率和易堵塞方面的差异外，两者还有以下差异:

1.4.1安装方式

摇臂微孔曝气器是活动安装的。当曝气器需要更换或检修时，可以将曝气器提离水面，在池面检修，不影响同一个池内其他曝气器的工作，不需要停池净水，检修成本低，工作量小。

动态曝气器是固定的，安装完成后不能移动。如果曝气池需要检修，必须停止池的运行，只有去除池中的污水、污泥等杂质后才能开始施工。大修成本相对较高。

1.4.2耐久性

摇臂微孔曝气器的失效模式主要有以下三种:①钢制配气管生锈后产生的氧化铁以及污水和空气中的杂质会造成曝气管内部堵塞、曝气管内气流分布不均、曝气管晃动和疲劳损坏；(2)曝气管安装在管接头上。在曝气管晃动和污水腐蚀的双重作用下，管接头容易从根部脱落，污水腐蚀也会造成管壁变薄和穿孔；(3)水下摇臂的活动接头长时间浸入水中，不会因生锈等原因转动，因此曝气器无法正常升至水面。近年来，通过新技术的应用，上述三种失效模式得到了很大改善，曝气器的使用寿命达到了5年左右。

动态曝气器的失效模式包括:由于疲劳或腐蚀，曝气器各部分之间的连接部分(如圆形盖、旋转混合筒、旋转混合环等)。)断裂或松动，导致曝气器解体或脱落；配气管断裂；非金属管道，如UPVC，通常用于气体分配管道。管子和管道，管子和管件用胶水粘合。一旦附着力不牢固，很容易从附着力上脱落并漏气。这三种失效模式一般可以通过合理的选型、正确的选材、严格的质量控制等方法来避免。因此，该曝气器使用寿命长，可达8 ~ 10年。

1.4.3实际应用

摇臂微孔曝气器因其好氧利用率高、维护方便的优点，广泛应用于生产负荷大、污水量少的一级生化系统水质。固定动态曝气机由于好氧利用率低、维护时间长、维护难度大、使用寿命长，一般用于生产负荷低、废水处理效果较好的二级生化系统水质。

2结论

曝气机有多种类型。经过不断更新和发展，他们的结构和性能每天都在变化。Th