水下曝气设备

　　在水处理工艺中，曝气设备是给水生物预处理、污水生物处理的关键性设备。其功能是采取一定的技术措施，通过曝气装置将空气中的氧气转移到曝气池的液体中，以供给好氧生物新陈代谢所需要的氧量，同时对池内水体进行充分均匀地混合，达到生物处理的目的。

　　曝气的主要作用有二:

　　一是充氧，向活性污泥微生物提供足够的溶解氧，以满足其在代谢过程中所需的氧量;二是搅拌、混合，使曝气池内的各相物质处于悬浮状态。

　　曝气设备的分类

　　水处理中常用的曝气设备可分为以下几类:表面曝气设备、鼓风曝气设备、水下曝气设备、纯氧曝气设备和深井曝气设备等。

　　(1)表面曝气设备在水体表面旋转时产生水跃，把大量水滴和片状水幕抛向空中，水与空气的充分接触，使氧气很快溶入水体。充氧的同时，在曝气器的推流作用下，将池底含氧少的水体提升向上环流，不断地充氧。

　　表面曝气设备应用较为普遍，与鼓风曝气相比，不需要修建鼓风机房及设置大量布气管道和曝气头，设置简单、集中。但表面曝气设备一般不适用于曝气过程中产生大量气泡的污水。其原因是产生的泡沫会阻碍曝气池液面吸氧，使溶氧效率急剧下降。

　　表面曝气设备适用于中、小规模的污水处理厂。当污水处理量较大时，采用多台表面曝气设备会导致基建费用和运行费用的增加，同时维护管理工作比较繁重，此时应考虑鼓风曝气工艺。

　　表面曝气设备按照转轴的方向不同可以分为立轴式和水平轴式两类。

　　(2)鼓风曝气是鼓风机送出的压缩空气通过管道系统送到安装在曝气池中的空气扩散装置(曝气器)上，空气从那里以微小气泡的形式逸出，并在混合液中扩散，使气泡中的氧转移到混合液中去。同时气泡在混合液中强烈扩散、搅动，使混合液处于剧烈混合、搅拌状态。

　　鼓风曝气系统由鼓风机、空气扩散装置(即曝气器)和空气输送管道所组成。鼓风机将空气通过管道输送到安装在曝气池底部的曝气器，在曝气器出口处形成不同尺寸的气泡，气泡经过上升和随水循环流动，***后在液面处破裂。在这一过程中空气中的氧转移到混合液中。

　　鼓风曝气系统的空气扩散装置主要分为:微气泡、中气泡、大气泡、水力前切、水力冲击及空气升液等类型。大气泡型曝气装置因氧利用率过低，现在已极少采用。

　　(3)水下曝气器置于被曝气水体中层或底层，将空气送入水中与水体混合，完成空气中氧由气相向液相的转移过程。多用于工业废水和城市生活污水的生化处理曝气池中，对污水和污泥进行混合充氧，活跃和繁殖好氧菌，在水源原位修复中应用较多，与表面曝气方式相比，水下曝气器突出的优点是能够提高氧的转移速度。并且由于底边流速快，在比较大的范围内可防止污泥沉淀。另外，水下曝气无泡沫飞派，噪声小，避免了二次污染:在水下运行保温性好，尤其适于寒冷地区使用。水下曝气器种类较多，其设备技术发展较快，按进气方式可以分为压缩空气送人与自吸空气式两类。

　　常用的水下曝气设备有:射流曝气机、泵式曝气机、自吸式螺旋曝气机、水下叶轮曝气器、两用曝气器和扬水曝气器等。

　　(4)纯氧曝气设备由制氧、输氧和充氧装置等组成。

　　随着制氧技术的发展，用氧气(纯氧成高氧)代替空气进行生物曝气是近30年来的重要发展。纯氧曝气与空气曝气的机理基本相同，但空气中复的含量仅为21%，而纯氧中的氧含量为90% ~95%，纯氧氧分压比空气高4.4-4.7倍，用纯氧进行曝气能够提高氧向混合液中传递效率。

　　采用纯氧曝气系统的主要优点有:氧利用率可达80% - 90%，而鼓风曝气系统仅为10%左右;曝气池内混合液的MLSS值可达4000~ 7000mg/L能够提高曝气池的容积负荷;曝气池混合液的SVI值较低，一般都低于100，污泥膨胀现象发生的较少;产生的剩余污泥量少。

　　纯氧曝气系统需要专设一套供氧设备， 为了有效地利用氧气，纯氧曝气法的池型、溶氧装置等与空气法有许多不同。按曝气池的不同可分为:加盖表面曝气叶轮式氧气曝气池、联合曝气式氧曝池和敞开式超微气泡氧曝池等。

　　(5)随着钻井技术的发展，出现了深井曝气。深井一般深达50~150m,远远超过所有曝气池。依据亨利定律，气体在水中的溶解度与水深成正比，因此井底DO浓度可达30mg/L以上。所以深井中的高静压水为微生物提供更充足的溶解氧，同时井内混合液反复循环所造成的强烈搅拌作用，更强化了向微生物的传质作用。深井曝气***、节能、省地，对城市污水和工业废水均可应用。由于深井面积小，便于加盖，特别适用于寒冷地区和环境要求高的地区。深井的类型有U形管型、中隔板型和同心圆型。其中，U形管型深井设有沉降区和升流区，靠两区中水的密度差形成不断循环U形管型深井的降流区与升流区一般采用相同的断面面积， 两管间距不小于0.2m。