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。
綜合來說選用曝氣設(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、生物轉(zhuǎn)盤或生物轉(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)過曝氣裝置時(shí)會(huì)形成不同尺寸的氣泡，氣泡經(jīng)過上升與流動(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，將水通過離心拋灑擴(kuò)散到空氣中進(jìn)行氣液交換，在此過程中會(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TPU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?？梢酝ㄟ^孔眼，不會(huì)堵塞，無需空氣凈化設(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。無需將池內(nèi)積水放空。
三、曝氣設(shè)備綜合對比
3.1 曝氣設(shè)備的比較
3.2 結(jié)論
評價(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)行綜合比較后來評價(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。
