第4.7节-曝气系统与空气扩散装置

4.7曝气系统与空气扩散装置活性污泥法的曝气类型：1.鼓风曝气2.机械曝气曝气设备的作用：（1）充氧，将空气中的氧（或纯氧）转移到混合液中的活性污泥絮凝体上，以供应微生物呼吸之需；（2）搅拌、混合，使曝气池内的混合液处在强烈的混合状态，使活性污泥、溶解氧、污水中的有机物充分接触，同时也起到防止活性污泥在曝气池内沉淀的作用.表示空气扩散装置的主要技术性能指标•（1）动力效率（Ep）：每消耗1度电转移到混合液中的氧量（kgO2/kw.h）；•（2）氧的利用率（EA）：又称氧转移效率，是指通过鼓风曝气系统转移到混合液中的氧量占总供氧量的百分比（%）；•（3）充氧能力（R0）：通过表面机械曝气装置在单位时间内转移到混合液中的氧量（kgO2/h）。4.7.1鼓风曝气与空气扩散装置（1）鼓风曝气•鼓风曝气是采用空气(或纯氧)作氧源，以气泡形式鼓入废水中。它适合于长方形曝气池，布气设备装在曝气池的一侧或池底。气泡在形成、上升和破灭时向水中传氧并搅动水流。•鼓风曝气是传统的曝气方法，它由加压设备、扩散装置和管道系统三部分组成。•加压设备一般采用回转式鼓风机，也有采用离心式鼓风机的，为了净化空气，其进气管上常装设空气过滤器，在寒冷地区，还常在进气管前设空气预热器。扩散装置的分类：1）微气泡扩散装置：扩散板、扩散管或扩散盘、微孔曝气装置；2）中气泡扩散装置：穿孔管；网状膜空气扩散装置；3）大气泡扩散装置：竖管曝气；4）水力剪切扩散装置：倒盆式、撞击式和射流曝气；5）机械剪切扩散装置：涡轮式属机械剪切扩散装置。1）微气泡扩散装置：（1）扩散板、扩散管、扩散盘扩散板是用多孔性材料制成的薄板，有陶土制、塑料制或其他材料制成的，其形状可做成方形或长方形，方形扩散板尺寸通常为300×300×（25－40)mm，扩散板安装在池底一侧的预留槽上，空气由竖管进入槽内，然后通过扩散板进入混合液。扩散板的通气率一般为l－1.5m3/m2·min，氧利用率约10％，充氧动力效率约为2kgO2/kWh。缺点是板的孔隙小、空气通过时压力损失大、容易堵塞。扩散板及其安装方式u扩散管是由陶质多孔管组成，其内径44－75mm，壁厚6－14mm，长60Omm，每l0根为一组，通气率为12－15m3/根·h。u目前用软管代替陶质多孔管（2）扩散管示意图螺旋曝气软管螺旋曝气软管在生物接触氧化法中应用（3）圆帽盖型扩散器图片微孔曝气系统安装u曝气器的气体扩散装置采用微孔合成橡胶膜片，膜片上开有150－200m的同心圆布置的5000个自闭式孔眼。u当充气时空气通过布气管道，并通过底座上的孔眼进入膜片和底座之间，在空气的压力作用下，使膜片微微鼓起，孔眼张开，达到布气扩散的目的。优点：不堵塞，可以省去空气滤清装置。（4）膜片式微孔空气扩散器2）中气泡扩散装置：（1）网状膜扩散器网状膜扩散器特点•该曝气器采用网状膜代替曝气盘用的各种曝气板材，其网很薄，网上的孔径笔直，滤水透气效果均优于微孔板材，不易发生堵塞。•网膜采用聚醋酸纤维制成的。网状膜曝气器采用底部供气，空气经分配器第一次切割后均匀分布到气室内，高速气流经切割分配到网状膜的各个部位受到阻挡，然后通过特制网膜微孔的第二次切割形成微小气泡(直径2－3mm)匀地分布扩散到水中。（2）穿孔管曝气器及布置方式穿孔曝气3）大气泡扩散装置：竖管竖管曝气是在曝气池的一侧布置以横管分支成梳形的竖管，竖管直径在l5mm以上，离池底150mm左右。下图所示为一种竖管扩散器及其布置的示意图。竖管属于大气泡扩散器，由于大气泡在上升时形成较强的紊流并能够剧烈地翻动水面，从而加强了气泡液膜层的更新和从大气中吸氧的过程竖管扩散器及其布置形式u属于水力剪切扩散装置的有倒盆式、射流式、固定螺旋式和撞击式等右图是倒盆式扩散器倒盆式扩散器4）水力剪切扩散装置射流式曝气器4.7.2机械曝气•机械曝气是用专门的曝气机械，剧烈地搅动水面，使空气中的氧溶解于水中。通常，曝气机兼有搅拌和充氧作用，使系统接近完全混合型。•机械曝气设备的式样较多，大致可归纳为叶轮和转刷两大类。曝气叶轮有安装在池中与鼓风曝气联合使用的，也有安装在池面的，后者称“表面曝气”。表面曝气具有构造简单，动力消耗小，运行管理方便，氧吸收率高的优点，故应用较多。常用的表面曝气叶轮有泵型，倒伞型和平板型。几种叶轮曝气器(叶轮）表面曝气机不同形式的转刷曝气器曝气转碟转碟性能参数转碟运行不同的转刷曝气器设备类型氧利用率/％动力效率/kgO2/kWh标准实际小气泡扩散器10~301.2~2.00.7~1.4中气泡扩散器6~151.0~1.60.6~1.0大气泡扩散器4~80.6~1.20.3~0.9射流曝气器10~251.5~2.40.7~1.4低速表面曝气器1.2~2.70.7~1.3高速表面曝气器1.2~2.40.7~1.3转刷式曝气器1.2~2.4标准状态是指用清水作曝气实验，水温20℃，标准大气压，初始水中溶解氧为0实际数据是指用废水作实验，水温15℃，海拔150m，水中溶解氧保持2mg/L各类曝气设备的性能曝气选择对于较小的曝气池，采用机械曝气器能减少动力费用，并省去鼓风曝气所需的管道系统和鼓风机等设备，维护管理也比较方便。这类曝气器的缺点是，转速高，其动力消耗随曝气池的增大而迅速增大，所以曝气池不能太大。这种曝气器需要较大的表面积，因此曝气池的深度也受到限制。还有，如果曝气池中产生泡沫，将严重降低充氧能力。鼓风曝气供应空气的伸缩性较大，曝气效果也较好，一般用于较大的曝气池。鼓风曝气的缺点是需要鼓风机和管道系统。曝气头易堵塞。