曝气在污水处理中的作用(技术帖：污水处理中曝气设备的分类及特点小结)

曝气是污水生物处理系统的一个重要工艺环节，也是污水生物处理系统中运转费用最高的工艺环节，曝气充氧电耗一般占总动力消耗的60％～70％。目前的好氧曝气方法普遍存在效率低、成本和能耗高的问题。近年来，在国内外污水处理领域得到广泛应用的新型曝气设备种类很多，小编搜集并整合了目前关于曝气设备的资料，对其类型及功能进行分类整理，希望对进一步了解曝气设备和在实践中发挥作用。

曝气是污水生物处理系统的一个重要工艺环节，其主要作用是向反应池内充氧，保证微生物好氧代谢所需的溶解氧，并保持反应器内的混合和物质传递，为微生物培养提供必要的条件。

要提高氧气在水中的传质效率可以通过两个途径：

① 减小气泡粒径，增大气相与液相的接触面积；

② 提高氧气分压或采用纯氧曝气。

一、曝气原理

曝气是使空气与水强烈接触的一种手段，其目的在于将空气中的氧溶解于水中，或者将永中不需要的气体和挥发性物质放逐到空气中。曝气设备正是基于这种目的而在污水处理中被广泛采用的。

二、曝气类型与曝气设备功能

所有的曝气设备，都应该满足下列三种功能：

第一， 产生并维持有效的气水接触，并且在生物氧化作用不断消耗氧气的情况下保持水中一定的溶解氧浓度；

第二， 第二在曝气区内产生足够的混合作用和水的循环流动；

第三， 第三维持液体的足够速度，以使水中的生物固体处于悬浮状态。

曝气类型大体分为两类，一类是鼓风曝气，一类是机械曝气。

图1 曝气设备分类总图（小提示：对照此图看全文，思路会很清晰哦！）

■ 1.鼓风曝气设备

鼓风曝气是采用曝气器(扩散板或扩散管)在水中引入气泡的曝气方式。

鼓风曝气系统由鼓风机、曝气器和一系列连通的管线组成。鼓风机将空气通过一系列管道输送到安装在池底部的曝气器，通过曝气器，使空气形成不同尺寸的气泡。气泡在曝气器出口形成，尺寸则取决于曝气器的形式，气泡经过上升和随水循环流动，最后在液面处破裂，这一过程产生氧向污水中转移的作用。

鼓风系统的曝气器主要分为微气泡、中气泡、大气泡、水力剪切、射流曝气器及水下曝气器等类型。

下面重点介绍：微气泡曝气器

微气泡曝气器也称微孔曝气器，按照安装的型式，可分为提升式微孔曝气器及固定式微孔曝气器。

提升式微孔曝气器 主要由微孔曝气管、活动摇臂、提升机等三部分组成。其工作原理是：空气从微气泡曝气管后盖的通气孔进入曝气管，曝气管的管壁上密布者许多细小的孔隙，管内空气在压力差的作用下，从管壁的孔隙中扩散出来，在污水形成许许多多微小的气泡，并造成水的紊流，从而达到了将空气中的氧溶入水中的目的。

微孔曝气管的形式有很多，目前较为常用的有两种：

一种是普通曝气管。采用多孔性材料如陶粒、粗瓷等掺以适当的如酚醛树脂一类的粘剂，在高温下烧结成为扩散板、扩散管和扩散罩的形式。这种管壁在烧结过程中产生许多极微小的孔隙，它的主要特点是能产生微小的气泡，气泡直径约0．1～0．2m试，气、液接触面积大，氧利用率高，一般可达到20～25％；其缺点是气压损失较大，易堵塞，送入的空气需经过滤处理，易损坏，一旦损坏，氧利用率就开始快速下降。

另一种是管式膜片微孔曝气管。这种曝气管的安装方式与前一种基本一样，但其自身的结构却有很大的区别，它是由一个用ABS或UPVC制成的管子作为布气管，管壁上开有通风孔，布气管外周覆盖着合成橡胶制成的膜片，膜片被金属卡予固定在管子上。在合成橡胶膜片上用激光等方法打出均匀分布的孔眼。曝气时，空气通过管壁上的通气孔进入膜片与管壁之间，在压缩空气的作用下，使膜片微微鼓起，孔眼张开，达到布气扩散的目的。停止供气，气压消失后，膜片本身在弹性作用下使孔眼自动闭合，由于水压的作用，膜片压实在管壁上。因此，污水不会倒流而堵塞孔眼。

各种微气泡曝气器的技术性能指标

膜片微孔曝气管

平板型微孔曝气器 钟罩型微孔曝气器

动态曝气器（属于固定安装式的微气泡曝气器）

动态曝气器是一种新型的曝气器，属固定安装式的微气泡曝气器，它由圆罩、旋混筒、旋混圈、套接头抱箍和配气管组成。动态曝气器采用了“大孔排气泡布气”技术，将引入曝气器内的空气分别进行正旋和反旋导流，由两个不同方向旋流作用下，在套筒旋混筒内形成一个瞬间连续局部反应的气液强化旋混区。由旋混旋流作用所产生的大量气泡，再经圆罩阻挡扩散作用之后，均匀密布的向上产生气泡。总的来说，动态曝气器是由大孔双向旋混，套筒强化旋混和圆罩阻挡扩散等各种结构作用，使气相在液相中碰撞、剪切和分割，从而形成混合性扩散。由于动态曝气器采用了大孔排气，即使停风停压后，污水倒流进曝气器和配气管中，也不会造成排气孔堵塞，从而从根本上解决了曝气器堵塞的问题，可长期保持氧利用率不发生变化。但由于产生气泡的直径较大，氧利用率相对微孔曝气器要低，一般在1 5～1 9％之间。与动态曝气器的结构和性能类似的还有旋混曝气器。

摇臂微孔曝气器与动态曝气器的对比

除了上面所讲的气泡直径、氧利用率、是否易堵塞等不同之处外，两者在安装方式上也不同：摇臂微孔曝气器为可活动式安装，当曝气器需要更换或检修时，可用提升机将曝气器从水中拉出来，在池面进行施工检修，不影响同池其他曝气器的工作，不需要停池净水，检修成本低，工作量少。动态曝气器为固定式安装，一经安装完成后，便不可以移动，如果某间曝气池需要检修，就必须停止该池的运行，并且将池内的污水和淤泥等杂物清除后，方可施工。

检修成本较高

中气泡曝气器

各种中气泡曝气器的技术性能指标

水力剪切式曝气器

水力剪切式曝气器的技术性能指标

射流曝气器

单级单喷嘴射流曝气器

水下曝气器

SBQ I 水下曝气器

SBQⅡ潜水式曝气机

■ 2．机械曝气设备

倒伞型叶轮曝气器

国内某厂倒伞型叶轮曝气器技术参数

泵形叶轮曝气器

泵形叶轮曝气器

1.上平板 2. 进气孔 3. 上压罩 4.下压罩 5. 导流锥顶 6. 引气孔 7. 进水口 8. 叶片

转刷曝气器

GTA 系列水平转刷曝气机

JSBZS 型转刷曝气机

转碟(盘)曝气器

转盘曝气常用技术性能如下：

• 直径：1400mm；
• 适用转速：50～55 r/min；经济转速：50 r/min；
• 适用浸没深度：400～530mm；经济浸没深度：500mm；
• 单盘标准清水充氧能力：0.82～1.63kgO2/h；
• 动力效率：1.86～2.10kgO2/kWh；
• 适用工作水深：<=5.2m；
• 水平轴跨度：单轴<=9m、双轴9～14m之间；
• 曝气盘安装密度：<5片/m；
• 设计功率密度：10～12.5W/m3。

三．各种曝气设备适用的构筑物

微孔曝气器－推流式曝气池

泵形叶轮曝气器－完全混合曝气池

倒伞形叶轮曝气器－Carrousel氧化沟

转刷曝气器－T型或D型氧化沟

转碟曝气器－Orbal®氧化沟

污水处理是环境工程的重要环节，而曝气是水处理中关键设备。提高曝气设备充氧能力，减少能耗是当前研究新型曝气设备、改善环境的当务之急和重大课题。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，在国内外污水处理领域得到广泛应用的新型曝气设备种类很多，且经过不断的更新和发展，其结构和性能更是有着日新月异的变化，小编就现有资料对常用曝气设备的特性进行了简要的介绍，欢迎补充。