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澳门在线发牌微孔曝气器的选择与比较
发布时间发布时间:2020-07-05 16:03

  工程与技术 &’()’**+)’( ,’- .*/0’121(3 关于微孔曝气器比较与选择的探讨 !#$%&’() %)* +,-,./’) 0 1’.&2-, 3,&%/&( 敏 (同济大学环境科学与工程学院,上海 !#!) (天津) 姚念民 $ 国美 水务设备工程有限公司,天津 %&’) 吴 摘 要 对常用微孔曝气器从材料、 结构形式、 技术性能和布置方式等各方面进行了分析比较, 并就推广使用高效节能的聚 乙烯管式曝气器提出了建议。 微孔曝气器 氧利用率 单位通气量 单位服务面积 阻力损失 关键词 曝气是污水好氧生物处理系统中一个重要的工艺过程, 目 前广泛使用鼓风曝气系统, 由鼓风机提供经净化的空气, 通过 管道系统送入生物池底部的专用微孔曝气器。 专用微孔曝气器 的作用是将空气分散成气泡, 扩散到混合液中, 使气泡中的氧 溶解到混合液中, 提供微生物生化反应所需要的溶解氧, 同时 保证污水的充分混合, 使活性污泥处于悬浮状态, 通过泥、 水、 气三相的充分接触, 保证活性污泥充分利用水中的溶解氧来分 因此, 曝气效果的好坏极大 解有机污染物和含 、 # 的营养物, 地影响生物处理系统的效率。同时, 曝气又是一个非常耗能的 过程,一般情况下曝气的能耗要占整个处理系统能耗的 $%& 研究开发并推广使用高效节能的专用微孔曝气 ’ (%& 。因此, 器是污水生物处理领域的重要课题。 图4 几种常用微孔曝气器的结构外形示意图 盘式微孔曝气器一般安装在水平输气管道上, 而管式微孔 曝气器则是输气和布气合二为一, 采用管式微孔曝气器的曝气 系统不需要铺设专门的水平输气管道。 常用微孔曝气器的技术性能参数见表 ) 。由表 ) 可以发 现, 它们的技术性能的差异是很大的, 这主要是由于材料和结 构形式的不同决定的。 由此, 还造成在充氧混合效率, 布气均匀 性, 抗堵塞能力, 安装布置方式, 连续正常工作时间, 使用寿命 和日常运行能耗等各方面的很大差异。 表 4 几种常用微孔曝气器的技术性能参数 结构 规格 水深 单位 单位服 氧利用 气泡直 阻力损 材料 形式 通气量 务面积 率 : 径 6 77 失 6 # 6 77 6 7 盘式 橡胶膜 !*)- , * ’ +7+ 6 个? 8 %9 -%7* 6 个 *)9 . ’ *+9 * +(%% ’ ,.%% (刚玉 ) 盘式 陶瓷 , ’ - * ’ +7+ 6 个? 8 %9 +% ’ %9 $%7* 6 个 *%9 % ’ *(9 $ * +(,% ’ ,%-% 管式 聚乙烯 !)*% , - ’ *-7+ 6 7 ? 8 +9 %7* 6 7 **9 % ’ *(9 % *9 ( ’ +9 ) )-%% ’ *-%% 注: 盘式微孔曝气器的有关数据摘自中国有关生产厂家的技术资料; 管式微 孔曝气器的有关数据摘自乌克兰 /01#1234/5 公司的技术资料。 4 对微孔曝气器的基本要求 看似结构简单的微孔曝气器应满足一系列互相予盾, 有些 () ) 甚至是相互对应的要求: 为了保证较高的氧利用率, 曝气器 扩散的气泡直径应足够小; 要使污水充分混合, 保证活性污泥 (* ) 为了降低 处于悬浮状态, 曝气器扩散的气泡直径应足够大; 曝气器的能耗, 曝气器的空气阻力损失理论上应等于零; 要保 (+ ) 证生物池长度方向布气均匀, 曝气器的阻力应足够大; 在风 机重新启动时, 应避免或者减少发生水击的可能性, 同时应具 (, ) 有较强的抗水击能力; 应具有良好的抗堵性能, 曝气器内部 不应被空气带进来的灰尘颗粒所堵塞, 表面不易被微生物所粘 (- ) 所用材料的化学稳定性好, 机械强度高, 使用寿命长; 附; ($ ) (. ) 安装、 更换方便、 快速; 能适应水量、 水质波动, 便于风量 的自动调节。 5 常用微孔曝气器的基本情况 (刚玉 ) 常用微孔曝气器按材料可分为: 陶瓷 、 橡胶膜片和 6 67 4 常用微孔曝气器的比较 材料 橡胶膜盘式曝气器采用硫化橡胶膜片, 由于其表面密布了 聚乙烯; 按结构形式可分为: 板式, 盘式和管式。 目前, 在我国主 (见图 ) ) 。 要使用盘式和管式曝气器 布气的微孔, 机械强度差, 运行时间的增加会造成橡胶膜片的 ! $% ! 环境保护 !!?# &’()’**+)’( ,’- .*/0’121(3 工程与技术 老化, 回弹性能降低, 引起膜片的撕裂, 影响整个曝气系统的正 常工作。如果污水中 # ! 或其他化学清洁剂含量较多,还会加 速硫化橡胶膜片的硬化, 缩短其使用寿命。所以, 一般情况下, 橡胶膜盘式曝气器的使用寿命较短。 刚玉盘式曝气器采用刚玉布气层, 它是由氧化硅、 氧化铝高 温烧结制成, 布气层较脆, 表面较为粗糙。同时, 布气层较厚, 空 气通道较长, 且多为尖锐和粗糙的孔道。因此, 其表面容易滋生 微生物, 内部容易被空气中杂质颗粒所堵塞, 所以刚玉曝气器对 空气洁净度的要求很高。一般需对进入鼓风机的空气进行专门 的除尘处理, 所用的净化设备主要是静电除尘器, 投资很大。 采用聚乙烯材料的 $%&%’()$* 管式曝气器,具有良好 的化学稳定性, 耐酸碱, 机械强度高, 抗冲击能力强, 能够承受 风机频繁启用产生的水击作用。同时, 它的布气层表面经过专 门的静电处理, 较为光滑, 不易被微孔生物附着, 曝气器表面不 易被堵塞, 使用寿命长。由于它们的布气层较薄, 孔道短, 且为 较光滑和精细的多孔介质, 因此, 内部不宜被空气中的杂质颗 粒所堵塞, 对空气洁净度的要求较底, 一般不需要设置专门的 空气净化设备对进入鼓风机的空气进行除尘净化。 ! # 结构形式 $%&%’()$* 管式曝气器独有的在支承管和布气层之间 的气流分布层, 既保证了沿曝气器长度方向重新分配空气均匀 流量,又降低了空气阻力损失及阻力损失的增长速度,由表 + 可见其初时阻力损失仅为 +,-- . /,--&0, 是较低的。 而橡胶膜盘式曝气器为了防止风机停机时的污水倒灌, 内 (阀 ) 部设置了止回膜 , 增加了空气阻力损失, 由表 + 可知其初 是较高的, 由此还造成了风机 时的阻力损失为 12-- . 34-- &0, 能耗的增加。由于刚玉盘式曝气器内部设置了通气螺杆, 并且 其布气层较厚, 空气孔道较为尖锐和粗糙, 因此其空气阻力也 较大。由表 + 可知一般为 123- . 3-,- &0 。 所有的盘式微孔曝气器只允许空气通过其上部的布气层 进行扩散, 布气层没有富裕, 因此, 一旦发生堵塞, 曝气器阻力 急剧增大, 造成风机能耗上升, 甚至影响风机的正常工作和使 用寿命。 同时, 进入曝气器内部的积水无法被空气挤压出去, 只 能安装专门的泄水管路和泄水阀来排水。实际经验表明, 这给 日常运行操作带来麻烦, 排除积水也并不理想。 $%&%’()$* 管式曝气器管状的布气层允许空气从其圆 形断面的四周扩散。 刚开始曝气时, 由于水位差的存在, 空气只 通过 ! 角度的扩散层进行曝气,即只有部分面积的布气层参 与曝气, 布气层有富裕, 但这正是管式曝气器的一个非常重要 (见图 / ) 的优点 。 因为, 具有独特结构的 $%&%’()$5 管式曝 气器是一个自我调节系统, 随着运行时间的增加, 布气层阻力 损失的增加,它可依靠曝气带宽度的变化(即 ! 角变大 )来进 行曝气, 从而保证曝气器空气阻力损失的稳定, 使风机能耗最 低。 同时, 当风机停机重新启动, 曝气器内部的积水可通过下面 部分的布气层被空气挤出去。 因此采用管式曝气器的曝气系统 不需设置专门的泄水管和泄水阀。 图! 氧利用率与单位通气量的关系 图# 管式聚乙烯微孔曝气器曝气示意图 ! ! 氧利用率和单位服务面积 从表 + 可知,在 36 水深的脱氧清水中聚乙烯管式曝气器 和橡胶膜或刚玉盘式曝气器的氧利用率相差不多,但需指出, 盘式曝气器扩散出来的气泡直径随着通气量增加而增大,由 , 因此一般盘 此, 氧利用率随着通气量的增加而下降(见图 1 ) 式曝气器通过限制通气量来维持较高的氧利用率, 一般它们的 单位通气量为 / . 161 7 个? 8。 而 $%&%’()$5 管式曝气器曝 与盘式曝气器完全不同,气泡直径并不受通气量变化的影响, 其氧利用率不随通气量的增大而下降, 而是保持在一个较高水 平。因此, 管式曝气器可以在一个很宽泛的通气量范围内正常 工作 ( 见图 1 ) ,从节能角度考虑其最佳单位通气量为 +3 . 通 /-61 7 6? 8。这种特性尤为适合水量水质波动较大的情况, 过风量的自动调节,使生物处理系统始终处于最佳工作状态, 节约能耗, 降低日常运行费用。 从单位服务面积来看, 聚乙烯管式曝气器是盘式曝气器的 9 倍左右,这是因为聚乙烯管式曝气器扩散的气泡直径一般在 /: 2 . 1: +66 之间,这种大小的气泡既能增大气液的接触界 面, 有利于氧的转移, 又能形成较强的紊流并带动混合液作循 环, 提高了液膜更新的速度, 即增加了液膜两侧的氧浓度差, 有 效提高了传质速度, 从而有利于氧的转移。聚乙烯管式曝气器 能保证活性污泥处于悬浮状态, 使气水泥三相充分接触, 布气 均匀, 避免生物池内曝气死区的产生, 从而有效利用溶解氧, 提 高曝气效率, 保证整个生物处理系统的处理效果。 ! $ 布置方式 盘式曝气器一般采用环状布置来保证整个曝气器系统的 环境保护 !!?# ! $% ! 工程与技术 &’()’**+)’( ,’- .*/0’121(3 均匀布气。安装盘式曝气器的水平输气管道一般采 #$% 或 本身不带温度补偿, 输气管与固定支架之间没 &’( 等塑料管, 有缝隙, 完全卡紧, 所以需要在输气管路上安装管道伸缩器, 来 应付温度变化所引起的输气管的热胀冷缩现象。 )%*#*+,-). 聚乙烯管式曝气器布气均匀,一般采用枝 状布置。管式曝气器本身带有温度应力补偿, 可以在一定程度 上消除温度变化所产生的应力。同时, 配套提供的管支架与被 固定的管式曝气器之间有缝隙, 当温度变化较大时, 管式曝气 器能自由位移。 所以布置聚乙烯管式曝气器时不需要专门的管 道伸缩器。 与盘式曝气器相比,聚乙烯管式曝气器的单位通气量 (/0 1 2345 6 4? 7) (545 6 4) 和服务面积 都较大, 因此可大大减 少曝气器的数量; 同时, 由于其输气布气合二为一的结构, 布置 简单, 安装方便, 所有的管式曝气器单元都采用螺纹连接, 使用 配套的管支架用膨胀螺栓固定在生物池底。 这样可以大大减轻 安装工作强度, 缩短安装时间, 降低安装费用, 并提高整个曝气 系统的可靠性。 ! 结 论 8 / 9 通过对橡胶膜、 刚玉盘式曝气器和聚乙烯管式曝气器 的材料、 结构形式、 技术性能及布置方式等方面的分析比较, 证 明 了聚 乙 烯 管 式 曝 气 器 在 技术 上 的 先 进 性 和 工 程 上 的 适 用 性。 8 2 9 )%*#*+,-). 聚乙烯管式曝气器应用于国内外 533 多个城市污水和工业废水处理项目的经验证明, 它具有在长期 运行中保持通气量大、 氧利用率高、 服务面积大、 阻力损失小的 优良性能; 并能提高生物处理效率、 降低能耗、 节约运行费用, 是一种高效节能的微孔曝气器。 8 5 9 推广使用聚乙烯管式曝气器, 对于污水处理厂降低投 资和运行成本, 保持正常运转有重要的意义。 ! ! 上接第 # 页 $ 氧气, 经过 23 天的培养驯化后, 污泥逐渐成 程为好氧处理, 不但投资少(因为该厂整个废水处理过程为好 氧过程 ) , 占地面积小, 而且不产生臭气。该过程在污泥贮留槽 内进行,经过曝气后的污泥进行机械脱水,在脱水间内,采用 (聚合氯化铝 )做絮凝剂,&D2 *5 含量 /3= ,每吨污泥投加 #&% 2E: 左右 #&%,脱水后的余液进入流量调整槽进行再处理。整 个机械脱水情况根据污泥量多少采取间歇作业方式。 该值已完全可以达到污 熟, ($53 达到 25 , -+(( 为 03334: 6 +, 水处理的预期效果。在系统运行一个月后, 我们开始向培养槽 内培养器中投加高活性营养物质, 强化土壤菌活性。经过强化 后的高活性土壤菌不断地输送到整个处理系统, 使该系统的活 性污泥始终处于高效能状态, 从而保证了系统的稳定状态和出 水水质的处理效果。 ! # 设备运行及处理效果 种猪场的废水经格栅去除毛发等各种杂物后进入流量调 整槽,进行初次曝气,该阶段 ’*; 去除率可达 53= ,(( 去除 率可达 03= 。经过初次曝气后的废水经泵提升到 ?@ / 曝气 槽,经曝气后溢流至 ?@ / 沉淀槽,该阶段 ’*; 去除率可达 曝气池 AB= , (( 去除率可达 AC= 。在该阶段采用推流式曝气, 分 5 格, 废水从一端进入, 池底分布曝气管, 其上每格均匀安装 , 经过该曝气头喷射的空气, 具有很 0 个曝气头(由日本引进 ) 强的搅拌和混合能力, 使废水中的胶体物质物化脱稳, 从而大 大提高了絮凝反应速度及效果, 同时利用废水中微生物所具有 的吸附絮凝能力, 将废水中的有机物和 (( 吸附絮凝, 形成活性 污泥,达到废水处理的目的。经过 ?@ / 沉淀糟的废水上清液 该过程 ’*; 自流到 ?@ 2 曝气槽和 ?@ 2 沉淀槽进一步处理, 去除率可达 3= , 处理后的水送到贮水池, (( 去除率达 03= , 一部分外排, 一部分做系统消泡用水。 % 结 论 该系统 5 个月的运行结果表明, .’( 技术处理高浓度有机 废水效果良好, 其特点如下: (/ ) 由于土壤菌是一种兼性菌, 因此其需氧量比普通曝气 法少, 在 *.# 为 ! /334$ 时, 其仍可以存活。 为了节约能源, 该 系统采用了间歇曝气。 (2 ) 该工艺将流量调整槽作为初次曝气槽, 并将活化后的 污泥首先送入流量调整槽。这不仅降低了进入 ?@ / 曝气槽的 废水浓度, 而且通过活化后的污泥去除了废水的臭味, 使处理 间具有良好的工作环境。 (5 ) 该工艺耐冲击负荷能力强, 出水水质稳定。 因为培养器 内有高活性营养物质存在, 即使曝气槽内微生物失活, 也能使 其迅速恢复活性, 保证出水水质稳定。 (0 ) 该处理工艺没有传统脱氮过程, 而是通过脱氮泵将污 泥不断循环, 靠土壤菌自身的特点减少亚硝酸存在, 从而达到 脱氮目的。 ( )系统运行 0 个月以来从未发现污泥膨胀, 这说明 .’( 法克服了传统活性污泥法存在的问题。 总之, 运行稳定, 处理效 .’( 污水处理技术具有工艺简单, 果好, 有节约基建费用和节能等优点, 值得推广应用。 ! $ 污泥处理及运行效果 该工艺过程产生的污泥为生物降解过程产生的剩余活性 污泥, 含水率较高, 达到 AA= 。因此, 采用机械脱水工艺, 使泥 水分离, 泥饼运至农田做肥料, 滤过水进入处理系统。 该处理过 ! $% ! 环境保护 !!?#

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