污水处理中的曝气设备赵秉森范洁中国市政工程华北设计研究院【摘要】污水处理中的曝气设备是随着污水处理技术的深入研究和广泛应用而逐渐发展起来的。

近年来，在圆内外污水处理领域得到广泛应用的新型嗥气设备种类很多，本文就其中几种常用曝气设备（擞孔嗥气嚣、曝气转盘、曝气转刷、抽吸式球气机和微孔曝气板）的特性进行筒要的介绍。

这些对加速国外先进曝气设备的消化吸收，提高我国曝气设备的科技含量和国产化率，增强在市琦中的竞争能力，具有一定的参考价值。

【关麓词Ｊ曝气设备污水赴理衙型设套．，在污水处理技术发展的初期，多是采用常规二级生物处理技术，以去除污水中的有机污染物和悬浮固体为主要目标。

而近些年来，污水的氟磷去除技术一直是污水处理领域的研究开发和应用的热点．并取得了长足进展，目前的污水生物处理技术已经能够使处理后出水的排放指标值低于规定的标准。

曝气设备作为污水生物处理工艺中的核心设备已日益受到世界各国水处理界和企业界的高度重视，随着污水生物处理工艺对曝气设备的要求越来越高，以及能源的日趋紧张，新型高效低能■气设备的研究已经成为推动污水处理事业和环保产业发展以及节能陴耗的重要因素。

多年的研究结果使得曝气设备已经在技术上达到了～个很高的水平，完全可以满足污水生物处理工艺对曝气设备复杂和严格的要求．并且在提高能源利用效率方面也取得了较大进步。

下面简要介绍几种近些年在污水生物处理中采用的新型曝气设备。

ｌ球形剐玉徽孔曩气嚣礅孔曝气器的种类繁多．在国际上已经完全商业化。

我国近年也已开始高效充氧装置的研制，主要有橡胶膜徽孔曝气器、高密度聚乙烯微孔曝气器等。

在近期，我国又自行开发研髑出来一种新型的徽孔曝气器一球形刚玉微孔曝气器。

这种微孔曝气器是由上、下两个半圆刚玉壳、通气螺杆、密封垫等部件组成。

鼓风曝气时，空气由徽孔曝气器的通气螺杆进人璋室，然后由上、下微孔刚玉壳的孔隙扩散傲气泡进入水中。

由于上、下球面均出气，布气面积大，从而达到很高的传氧效率。

另外，由于独特的结构形状，减少了由于小气量运行和停止时在曝气器表面的污泥堆积。

沉淀下来的污泥大多数能自行滑落，从而减轻堵塞，提高使用寿命，并且球形结构受力均匀．增强了抗压强度。

２曝气转盘奥贝尔（ＯＴｂＢｌ）氧化沟是氧化沟类型中的重要形式，在中高浓度的城市污水处理厂·１１６－中具有相当明显的技术经济优势。

曝气转盘是用于Ｏｒｂｓｌ氧化沟的专用曝气装置，它起着供氧、混台、推动水流作循环流动和防止活性污泥沉淀等作用。

在我国，曝气转盘主要是由聚乙烯或抗腐蚀性玻璃钢压铸成型，转盘表面设有规则排列的楔形凸出物，以增强推动混合和充氧效率．盘上开有许多不穿透小孔（称为曝气孔），使空气分散到液体中以达到充氧的目的。

近年我国引进了美国先进的曝气转盘生产模具，制造出材料为高强轻质塑料的新型曝气转盘，其主要技术参数为：曝气转盘直径：１４００ｎｍａ；适用转速：４３—５５ｒ／ｒａｉｎ；适甩浸没水深：４１１０—５３０ｎｍａ；单盘标准清水充氧能力及动力效率见表ｌ一２所示：浸没水深为５３０ｒｍｎ时的性能指标｛Ｐ＝１０１．３２５ｋＰａ。

Ｔ＝２０℃）表１、＼项目单盘充氧能力动力效率转速（ｆｆｍｉｎ）、＼（ｋｇ－，Ｏｄｈ）（ｋ如／ｋＷ·ｈ）、＼４３０．７５２．１３４６０．８５２．０４４９０．９４１．９７５２１．０４１．９ｌ５５１．１３１．８６曝气转盘的充氧能力可通过下面四种方式来调节：（１）通过调节出水堰的高低来改变转碟的浸投深度（２）改变转盘电机的转速（通常采用两级变速）；（３）增加或减少转盘的盘数：（４）改变转盘的旋转方向。

浸没水深为４８０ｍｍ时的性能指标（Ｐ＝１０１．３２５ｋＰａ，Ｔ＝２０＂Ｃ）表２、＼项目单盘充氧能力动力效率转速（“ｒ１１ｉ：广、、＼（ｋｇ吗，ｈ）（ｋｄ吐，ｌｒＷ·ｈ）、＼４３０．６８１．９４４６０．７７１＿８６４９Ｏ－８６１．７９５２０．９５Ｉ．７４５５１．０３１．６９实际污水处理工程中，曝气转盘性能的好坏和效率的高低，直接影响到Ｏｒｂａｌ氧化沟的处理效果、动力消耗、建设投资和运转费用。

与同类曝气设备相比。

曝气转盘具有工作水深大、充氧能力大、充氧敢率高、混合能力强以及结构简单、组装灵活、使用寿命长、安装维修方便等特点。

·１１７３曝气转刷曝气转刷主要有Ｋｅｓａｅｎｅｒ转刷、笼型转刷和Ｍａｍｍｏｔｈ转刷三种，其它产品均是这三种的派生型，一般用于Ｐａｓｖｅｅｒ氧化沟中。

Ｋｅｓｓｅｎｅｒ转刷曝气机的水平轴上装有许多排钢刷（即叶片），转刷直径一般为４００～８００ｎｍ，浸没深度小于０．１ｍ，转速为５０—７０ｄｒａｉｎ，动力效率可达２ｋｇＯｆｌｋⅥｑａ。

笼型转刷沿中心轴周围装有径向分布的Ｔ型钢或角钢，构成一个“笼子”，叶片则沿长度方向均布在Ｔ型钢或角钢上，直径小于１．０ｍ，浸没深度约为０．１５ｍ，转速为５０—７０ｄｒａｉｎ．动力效率可达２．５ｋ｛；０：，ｋｗｈ。

这两种曝气转刷，氧化沟设计有效水深一般在１．５ｍ以下。

Ｍａｍｍｏｔｈ转刷是为增加单位长度的推动力和充氧能力而开发的。

叶片通过彼此连接直接紧箍在水平轴上，沿圆周均布成一组，每组叶片之问有间隔，叶片沿轴长呈螺旋状分布，在旋转过程中叶片顺序进入水中，以保证运行的稳定性并可减少噪声。

轴为中空钢管，转刷直径可达１．Ｏｍ，转速为７０—８０ｒ／ｍｉｎ．浸役深度为０．３ｍ，目前最大有效长度可达９．Ｏｍ，充氧能力可达８．Ｏｋｇ吼，（ｍｈ），动力效率一般在１．５—２．５ｋ６ｈ＆Ｗｈ之间，氧化沟设计有效水探为３．０—３．５ｍ。

常见的曝气转刷叶片由普通钢板、不锈钢板、玻璃钢等材料做成，形状也多种多样，有矩形、三角形、Ｔ型、ｗ型、齿型、穿孔叶片等。

主轴一般为热扎无缝钢管和不锈钢管。

我国近年来引进国外技术，具备了生产制造曝气转刷的能力，其转刷叶片主要由镀锌钢板做成，形状常采用矩形，各项性能指标基本达到了国际水平。

表３中是摘录文献的部分曝气转刷的特性。

曝气转刷的特性衰３国家丹麦德国我国直径（－ｍ１）８６０１０００１０００转速（“ｍｉｌｌ）７８７２７２浸深（ｍ）Ｏ．１２—０．２８Ｏ＿３０Ｏ．３０充氧能力（ｋｇＯｊｍ·ｈ）３．０—７．Ｏ８．３７．８—８．３动力效率（ｋ９０２／ｍ－ｈ）１．６一１．９１．９８转刷有效长度（ｍ）２．０．３．０，４．０３．０，４．５，６．０，７．５，９．Ｃ３．０．４．５，６．０，７．５，９．Ｃ氧化沟设计水深（ｍ）１．Ｏ～３．５２．０’４．０３．Ｏ～３．５ｌ为了取得更大的脒磷脱氮效果．则需要一个较大的反应池，在其中完成硝化和反硝化过程。

由于土地的限制，使得反应池的水深达到了８ｍ，以往这个水深，常采用微孔曝气设备，但现在也可以使用曝气转刷。

曝气转刷的循环性能达到水深３．５ｍ，可以满足不产生沉积的操作要求，在水深大于３．５ｍ时可附加潜水搅拌器，在工作水深可达至８ｍ是没有任坷问题的。

当使用这种潜水搅拌器，除了供连续运转外，在长或短期间高吉氧量交替缺氧期问可作间歇性运转，保持一定的污水流速，避免沉积。

－１１８·４抽吸式曝气机这种曝气装置是倾斜安装在曝气池中．是一种叶轮抽吸式曝气搅拌机。

它的工作原理是：空气被吸＾水面以下并且被高速旋转的叶轮搅碎，中空的螺旋桨驱动轴顶端连接着电机轴，其底端与螺旋桨和扩散器连在一起。

驱动轴上部有孔洞，空气通过它得以进入水下。

螺旋桨在水下高速旋转形成负压并产生液体流，在压力差的作用下，空气通过空心驱动轴进人水中。

螺旋桨形成的水平流将空气转化成细微、均匀的气泡，其平均直径２ｒａｍ，达到美国环保组织为优秀的空气扩敢器制定的２．２ｍｍ的标准。

在与永的接触中．氧气被水和水生生物吸收。

这些气泡扩散得较远，从而与永接触得时问很长，氧利用率非常高。

曝气机的氧气扩散区和混合区的范围随机器型号而变化，将多台曝气组合安装在池塘中．可使氧气在整个池塘中混合并扩散。

工作时曝气机的人水角度可以在３护一９０６之间调节。

通常以４５０放置，但有些时候为达至最好的效果，必须根据具体情况调节安装角度（例如在过深或过浅的池塘中）。

曝气机可以提出水面直接维惨。

将曝气机的影响区域互相连接，使承的混合效果与氯气传递速率达至最大，这是在氧化池或氧化塘中形成水藏联动的基础。

水流联动是这样一种过程，若干台●气机经过台理的布置形成循环流，使水池中的平均流速与总功事的比值达到最大值。

极大的流速使氧气得到迅速的扩戢，并产生充分的泥水棍台效果。

加快生物反应。

水流联动效应能将溶氧高的水和携有活性物质的海氧低的水混合，这就使它的氧传递效率比起只用单台曝气机或将曝气机随意布置时要有很大的提高。

如联动系统布置得当，所需总功率会降低，设备的需氧量减少．同时氧传递效率提高。

由于曝气机安装上的灵活性。

它在任何形状的池塘中几乎都能良好地工作。

在环形池、氧化沟、调节池、有水位渡动的池子、浅池、矩形池或方形池中，都可以因地制宜，找到合适的安装和布置形式。

５微孔曝气板由１３本研制开发的微孔曝气板是采用聚氨酯薄膜．并能发生出目前认为很难实现的直径Ｉｍｍ超徽泡的高效率■气设备。

该徽子Ｌ曝气板是在ＰＶＣ制基板上，紧绷开有傲孔的特殊聚氨酯薄膜以保持气密，井用不螃钢制槽钢及框架来加固。

标准件的尺寸为】．２ｍ×３．６ｍ、重量１０５ｋｇ，３—４人即可搬运及安装一张曝气板。

该特殊聚氨酯薄膜厚约Ｉｍｍ，弹性极大且耐久性卓越。

同时，该特殊聚氨酯薄膜的表面光滑，具有根难附着生物膜，即使万一附着上生物膜时，也极易剩离的特征。

因此，它是适用于曝气的优秀材料。

傲孔■气饭的主薹囊格衰４外观尺寸１．２ｍｘ３．６ｍ标准通量量拍．３３矗，ｈ有效发泡面积４．３０基顿眦重量Ｉ∞Ｊ‘ｇ主材质薄膜特殊聚氯酯通气量范围０—８０ｍ＂ｌｈ框架ｓＩＪｓ３０４·Ｊ１９·以下介绍馓孔曝气板的主要性能。

（１）氧气转移效率氧气向水中的转穆（溶解）是气层与液层之间的物质转移现象，气液的接触面积越大，即气泡的表面积越大，则会提高氧气的转移效事。

以同样的空气量进行氍气．气泡直径越小则其整体的表面积越大，效果也越好。

同时，气泡直径越小其上升速度越慢。

气液的接触时间越长，据此也可得到极高的氧气转移效率。

为了产出微泡而缩小曝气孔径，各曝气设备厂家之问展开了激烈的开发竞争，但气管细小而复杂以及空气中的粉尘等往往是很易堵塞曝气孔眼。

而采用聚氨酯薄膜的微孔曝气板．很好地解决了曝气孔跟的堵塞问题．在不使用高档除尘装置的情况下也可以产出微小气泡，得到极高的氧气转移效率。

（２）所需动力及电费微孔曝气板的氧气转移效率极高，故可减少送气量。

但因其气泡直径约为Ｉｎｎｎ。

虽然压损将比以往的曝气头有所增加，但是，从整体的所需动力来看，还是比以往的曝气头少，可以降低电费。

另外，若将现有的曩气油的曝气装置改变成徽孔曝气板时，根据风量削减效果试验得出，继续使用现有得鼓风系统是能够获得同等电力削减效果的。