污水處理工程是工藝和設(shè)備完美結(jié)合的結(jié)果，二者相輔相成，不可偏廢。在此過(guò)程中，設(shè)備需要切實(shí)有效的工藝才能發(fā)揮作用;同時(shí)，工藝也需要配套的設(shè)備確保工藝實(shí)施，達(dá)到處理效果。所以在污水處理行業(yè)，需要不斷更新的并非工藝，而是與工藝相適應(yīng)的高效節(jié)能的水處理設(shè)備。
電費(fèi)的不斷上漲，使污水處理廠的運(yùn)行成本增加，因成本過(guò)高而不能正常運(yùn)行，出現(xiàn)“建得起，養(yǎng)不起”的現(xiàn)象。此外，在污水處理廠的運(yùn)行能耗中，曝氣系統(tǒng)耗電量約占總耗電量的40%-60%，選擇節(jié)能曝氣方式、研究曝氣系統(tǒng)控制模式，對(duì)于衡量曝氣系統(tǒng)對(duì)生化處理效果以及指導(dǎo)污水處理廠的節(jié)能運(yùn)行有著重大的意義。
一、曝氣原理
曝氣是指通過(guò)曝氣系統(tǒng)充氧作用，空氣中的氧被強(qiáng)制轉(zhuǎn)移到泥水混合液中的過(guò)程，并使混合液處于懸浮狀態(tài)，加強(qiáng)池內(nèi)溶解氧和有機(jī)物、微生物的接觸，在有充足溶解氧的條件下，池內(nèi)微生物對(duì)污水中有機(jī)物產(chǎn)生氧化分解作用。
曝氣效果主要通過(guò)氧的利用率和氧轉(zhuǎn)移速率兩個(gè)參數(shù)來(lái)反映，同時(shí)也是曝氣設(shè)備的性能指標(biāo)。氧利用率就是參照系統(tǒng)運(yùn)行條件與設(shè)備自身情況優(yōu)化曝氣裝置分布，合理使用曝氣裝置提高氧利用率。氧轉(zhuǎn)移速率的提高可以通過(guò)增加濃度梯度或提高氧氣轉(zhuǎn)移系數(shù)。
二、常見(jiàn)曝氣設(shè)備種類(lèi)
不同環(huán)境的水處理方式不盡相同，所用的曝氣設(shè)備的類(lèi)型也有所區(qū)別，主要有以下幾種類(lèi)型。
2.1 鼓風(fēng)曝氣
該曝氣系統(tǒng)主要是通過(guò)鼓風(fēng)機(jī)、空氣輸送管道和曝氣裝置向生化池底部輸送氧氣?？諝鈴钠貧庋b置通過(guò)，產(chǎn)生尺寸不同的氣泡，氣泡在上升以及隨水流循環(huán)流動(dòng)的過(guò)程中與混合液接觸并轉(zhuǎn)移其中，最后到達(dá)液面處破裂。曝氣裝置是鼓風(fēng)曝氣系統(tǒng)的重要裝置，根據(jù)產(chǎn)生氣泡大小主要分為：中大氣泡(穿孔管曝氣器)、微氣泡(管式、盤(pán)式、橡膠膜片微孔曝氣器)、水力剪切式空氣擴(kuò)散裝置(倒盆擴(kuò)散器、射流曝氣器等)。
該曝氣系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)體現(xiàn)在：操作比較簡(jiǎn)便，設(shè)備并不復(fù)雜，自動(dòng)化程度較高。同時(shí)也存在較多的問(wèn)題：中大孔擴(kuò)散設(shè)備氧利用率較低;微孔曝氣設(shè)備易堵塞;曝氣膜片易撕裂。
2.2 機(jī)械曝氣
機(jī)械曝氣是通過(guò)安裝于池面的表面曝氣器向池中混合液充氧。當(dāng)曝氣池的葉輪或渦輪曝氣機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，混合液在以水幕、水滴與空氣接觸過(guò)程中完成氧轉(zhuǎn)移，與池中混合液相溶，且隨著混合液上下循環(huán)流動(dòng)，氣、液接觸界面不斷更新，提高氧的轉(zhuǎn)移速率。機(jī)械曝氣器按傳動(dòng)軸安裝方向，分為豎軸式(泵型、倒傘型和平板型)和臥軸式(轉(zhuǎn)刷曝氣機(jī)和轉(zhuǎn)碟曝氣機(jī))兩類(lèi)。
機(jī)械曝氣系統(tǒng)相較于鼓風(fēng)曝氣設(shè)備具有明顯的優(yōu)越性：無(wú)需建造鼓風(fēng)機(jī)房、需要布設(shè)的管道與曝氣頭也較少、安裝較為簡(jiǎn)單、成本的投入也較低;但同樣存在一些需要解決的問(wèn)題：能耗高、氧利用率低、可調(diào)節(jié)性低且運(yùn)營(yíng)維護(hù)費(fèi)成本較高。
2.3 射流曝氣
潛水射流曝氣機(jī)主要由潛污泵、曝氣器和進(jìn)氣管三部分組成，通過(guò)潛水泵產(chǎn)生水流，水流經(jīng)過(guò)噴嘴加速，形成高速水流，與空氣結(jié)合產(chǎn)生水氣混合流。潛水射流曝氣機(jī)可以使氧氣的吸收率大大提高，且占地面積小，因此被廣泛應(yīng)用于水處理的過(guò)程中。射流曝氣器既不是一種氣泡擴(kuò)散裝置，也不是一種機(jī)械曝氣設(shè)備，而是介于這二者之間的一種曝氣設(shè)備，利用氣泡擴(kuò)散和水利剪切這兩個(gè)作用達(dá)到曝氣和混合的目的。
射流曝氣具有如下優(yōu)點(diǎn)：(1)適應(yīng)性強(qiáng)，造價(jià)低，設(shè)備簡(jiǎn)單，維修管理方便;(2)較高的氧轉(zhuǎn)移系數(shù)和氧利用率，混合攪拌作用強(qiáng);(3)污泥活性好，基質(zhì)降解常數(shù)較高和沉淀性能好;(4)占地面積小，氣味和噪音小;(5)適用于農(nóng)村生活污水處理。
2.4 旋流曝氣器
可提升式旋流剪切曝氣器在使用過(guò)程中，氣體從底部進(jìn)入，由于氣提作用，氣、水、泥混合液在筒內(nèi)和筒外產(chǎn)生循環(huán)流動(dòng)，氣液在上升過(guò)程中，與筒內(nèi)切割裝置產(chǎn)生多次碰撞、切割，最終形成直徑在2mm左右微小氣泡，氣液充分混合及不斷循環(huán)對(duì)流，增強(qiáng)了氧傳遞速率和利用率。
旋流曝氣器具有氧利用率高、不結(jié)垢不堵塞、堅(jiān)固耐用壽命長(zhǎng)、運(yùn)行維護(hù)簡(jiǎn)單、壓力損失低節(jié)電明顯、污泥量少等諸多優(yōu)點(diǎn)，適用于不同水質(zhì)狀況的污水處理，市政污水和工業(yè)廢水均可采用。
三、常用曝氣設(shè)備的比較(見(jiàn)表1)
四、曝氣設(shè)備在污水處理的發(fā)展未來(lái)
4.1 我國(guó)現(xiàn)有曝氣技術(shù)存在的問(wèn)題
根據(jù)污水處理運(yùn)營(yíng)中的經(jīng)驗(yàn)和對(duì)曝氣設(shè)備的研究發(fā)現(xiàn)，在曝氣器使用過(guò)程中還存在諸多問(wèn)題：(1)曝氣孔堵塞、撕裂，充氣不均；(2)轉(zhuǎn)碟、轉(zhuǎn)刷曝氣器的主要部件主軸、軸承、軸承座等質(zhì)量較差，不耐用；(3)配套鼓風(fēng)機(jī)能耗較高，風(fēng)機(jī)和曝氣器不能完美結(jié)合，造成資源浪費(fèi)；(4)底部曝氣設(shè)備損壞，更換周期較長(zhǎng)，需要停產(chǎn)，成本過(guò)高。
4.2 曝氣設(shè)備的發(fā)展前景
曝氣設(shè)備已成為市政污水和工業(yè)廢水處理工藝的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，也在不斷受到廣泛的關(guān)注，隨著科研工作者的研究和運(yùn)營(yíng)人員實(shí)際運(yùn)行中不斷的革新，對(duì)于曝氣設(shè)備的使用參數(shù)和技術(shù)要求日益強(qiáng)化，隨之而來(lái)的是曝氣設(shè)備的更新?lián)Q代。新材料膜片曝氣器、可提升混流曝氣器、微納米曝氣器等也在不斷地涌現(xiàn)，對(duì)水處理產(chǎn)生極大的促進(jìn)作用。曝氣設(shè)備的發(fā)展前景廣闊，產(chǎn)品的升級(jí)發(fā)展順應(yīng)了社會(huì)的發(fā)展需求，曝氣設(shè)備的推廣使用過(guò)程中應(yīng)注意與實(shí)際工作環(huán)境相結(jié)合，使曝氣設(shè)備的作用最大化發(fā)揮。
五、總結(jié)
隨著在環(huán)保力度不斷加大、形勢(shì)日漸嚴(yán)峻的今日，污水處理刻不容緩。對(duì)污水處理核心部分“生化處理”起著決定性作用的便是曝氣系統(tǒng)。同時(shí)，在國(guó)家“節(jié)能減排”號(hào)召下，控制污水處理能耗最高的曝氣系統(tǒng)，同樣具有較好的經(jīng)濟(jì)與環(huán)境效益;實(shí)際工作中，曝氣設(shè)備的動(dòng)力效率、充氧能力和氧轉(zhuǎn)移速率等參數(shù)還需要進(jìn)一步研究;在選用曝氣設(shè)備時(shí)要根據(jù)進(jìn)水水質(zhì)水量和排放標(biāo)準(zhǔn)，切合實(shí)際工作環(huán)境，做出合適的選擇，為我國(guó)的環(huán)保事業(yè)貢獻(xiàn)力量。( >
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