浅谈化工企业污水处理环节曝气器的使用

污水处理是化工企业实现清洁生产的主要组成部分。可分为物理法、化学法、物理化学法和生物法4种。其中生物法因处理量大，投资省，经济可靠，在世界上应用最普遍。据参与作用的微生物的需氧情况，可分为好氧法和厌氧法两大类。 为保证污水处理工段所供氧的充足，使用曝气器是常用手段。

曝气目的在于将空气中的氧溶解于水中，或者将水中不需要的气体和挥发性物质放逐到空气中。

一、曝气类型与曝气器的功能

曝气类型大体分为两类：一类是鼓风曝气，一类是机械曝气。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。一般乙烯厂污水处理多采用。机械曝气是指利用叶轮等器械引入气泡的曝气方式。但曝气设备，都应该满足下列功能：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；在曝气区内产生足够的混合作用和水循环流动；维持液体的足够速度，以使水中的生物固体处于悬浮状态。

曝气系统由鼓风机、曝气器和系列连通管线组成。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，尺寸则取决于空气扩散装置的形式，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、水力冲击及空气升液等类型。

鼓风曝气设备主要有动力效率（Ep），即每消耗1kW电能转移到混合液中的氧量；氧的利用效率（EA）技术性能指标。

二、常用的曝气器的种类与原理

（一）微气泡曝气器。也称微孔曝气器，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。按照安装型式，可分为提升式及固定微孔式。

提升式微孔曝气器主要由微孔曝气管、活动摇臂、提升机等3部分组成：①微孔曝气管 即由微孔管、前盖、后盖及连接螺栓组成；②活动摇臂是可提升的配管，微孔曝气管安装于支气管上，成栅条状，底座固定在池壁上，活动立管伸入池中，支管落在池底部，并支架支撑在池底部；③ 曝气器提升机，为活动式电动卷扬机，起吊小车可随意移动，将摇臂提起。工作原理是：空气从微气泡曝气管后盖通气孔进入曝气管，曝气管管壁上密布许多细小孔隙，管内空气因压力差作用，从管壁孔隙中扩散出来，在污水形成许许多多微小的气泡，并造成水紊流，以使将空气中的氧溶入水中。

微孔曝气管目前较为常用的有由粗瓷或刚玉等烧结而成的普通曝气管及管式膜片微孔曝气管。

（二）动态曝气器

动态曝气器是一种新型的曝气器，属于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顺时针方向和反旋逆时针方向导流，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。其产生的气泡，再经圆罩阻挡扩散作用，均匀密布向上产生气泡。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15～19%之间。与动态曝气器的结构和性能类似的还有旋混曝气器。

三、摇臂微孔曝气器与动态曝气器的对比

除气泡直径、氧利用率、是否易堵塞等不同外，不同之处还包括安装方式、耐用性等方面不同。

从安装方式上来说，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，可用提升机将其提出，在池面进行施工检修，不影响同池其他曝气器工作，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，便不可移动，如某间曝气池需要检修，就必须停运该池，且需要清除池内污水和淤泥等杂物，方可施工，成本较高。

从耐用性来说，摇臂式微孔曝气器的失效形式主要有：①钢制布气管生锈后产生氧化铁、污水和空气中的杂物会造成曝气管内堵，管内气流分布不均产生抖动致疲劳损坏；②曝气管安装在管接头上，因曝气管抖动和污水腐蚀双重作用下，管接头易从根部折断，布气管壁会因污水腐蚀造成减薄穿孔；③水下摇臂活动关节长期浸泡在水中，可能会因生锈及其他原因而无法转动，使曝气器无法正常提升到水面。目前，以上失效形式已得到很大改善，曝气器使用寿命达5年左右。

动态曝气器的失效形式包括：因疲劳或腐蚀，曝气头各部件间的接件断裂或松脱，而成曝气头解体或脱落；配气管断裂；配气管一般采用UPVC等非金属管材，管子与管子，管子与管件多用胶水粘连，一旦粘接不牢，易从粘连处脱落和漏气。一般可通过合理选型，正确选材，严把质量关等方法来避免，其使用寿命可达8～10年。

三、在企业生产中实际应用分析

摇臂式微孔曝气器因为有氧利用率高、检修方便等优点，较多应用在生产负荷较重、污水水质较恶劣的一级生化系统；固定式动态曝气器则因为有氧利用率稍低但可以长期保持，检修困难但使用寿命长的特点，一般应用在生产负荷较低，污水水质较好的二级生化系统。

曝气器的种类非常多，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。曝气器的选用依据各有侧重，主要考虑下列因素： 1、空气扩散装置应具有较高的氧利用率和动力效率，具有较好的节能效果2、不易堵塞，出现故障易排除，便于维护管理； 3、 构造简单，便于安装，工程造价及装置本身成本都较低。 此外，还应考虑污水的水质，地区条件以及曝气池型、水深等。