氧化沟工艺在污水处理中的应用与发展.pdf

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1、氧化沟工艺在污水处理中的应用与发展 1. 前言 氧化沟（ oxidation ditch）又名连续循环曝气池（Continuous loop reactor ），是活性污泥法的一种变形。氧化沟污水处理工艺是 在 20 世纪 50 年代由荷兰卫生工程研究所研制成功的。自从1954 年 在荷兰的首次投入使用以来。由于其出水水质好、运行稳定、管理方 便等技术特点，已经在国内外广泛的应用于生活污水和工业污水的治 理 1 。 目前应用较为广泛的氧化沟类型包括：帕斯韦尔（Pasveer）氧 化沟、卡鲁塞尔（ Carrousel ）氧化沟、奥尔伯（ Orbal）氧化沟、 T 型氧化沟（三沟式氧化沟）、DE型

2、氧化沟和一体化氧化沟。这些氧 化沟由于在结构和运行上存在差异，因此各具特点 2 。本文将主要介 绍 Carrousel氧化沟的结构、机理、存在的问题及其最新发展。 2. Carrousel氧化沟的结构 Carrousel 氧化沟是 1967 年由荷兰的 DHV 公司开发研制。在原 Carrousel 氧化沟的基础上DHV 公司和其在美国的专利特许公司 EIMCO 又发明了 Carrousel 2000 系统（见图 1），实现了更高要求的 生物脱氮和除磷功能。 至今世界上已有 850 多座 Carrousel氧化沟和 Carrousel 2000系统正在运行 3 。 由图可见， Carrouse

3、l 氧化沟使用定向控制的曝气和搅动装置， 向混合液传递水平速度， 从而使被搅动的混合液在氧化沟闭合渠道内 循环流动。因此氧化沟具有特殊的水力学流态，既有完全混合式反应 器的特点，又有推流式反应器的特点， 沟内存在明显的溶解氧浓度梯 度。氧化沟断面为矩形或梯形，平面形状多为椭圆形，沟内水深一般 为 2.54.5 ，宽深比为 2:1 ，亦有水深达 7m的，沟中水流平均速 度为 0.3m/s。氧化沟曝气混合设备有表面曝气机、曝气转刷或转盘、 射流曝气器、 导管式曝气器和提升管式曝气机等，近年来配合使用的 还有水下推动器 46 。 图 1 Carrousel 2000系统平面结构图 3. Carrou

4、sel氧化沟的机理 3.1 Carrousel氧化沟处理污水的原理 最初的普通 Carrousel氧化沟的工艺中污水直接与回流污泥一 起进入氧化沟系统。表面曝气机使混合液中溶解氧DO的浓度增加到 大约 23mg/L。在这种充分掺氧的条件下，微生物得到足够的溶解 氧来去除 BOD ；同时，氨也被氧化成硝酸盐和亚硝酸盐，此时，混合 液处于有氧状态。 在曝气机下游， 水流由曝气区的湍流状态变成之后 的平流状态，水流维持在最小流速，保证活性污泥处于悬浮状态（平 均流速 0.3m/s）。微生物的氧化过程消耗了水中溶解氧，直到DO值 降为零，混合液呈缺氧状态。经过缺氧区的反硝化作用，混合液进入 有氧区，完

5、成一次循环。该系统中，BOD 降解是一个连续过程，硝化 作用和反硝化作用发生在同一池中。由于结构的限制， 这种氧化沟虽 然可以有效的去处BOD ，但除磷脱氮的能力有限 7 。 为了取得更好的除磷脱氮的效果，Carrousel 2000系统在普通 Carrousel 氧化沟前增加了一个厌氧区和绝氧区（又称前反硝化区） 。 全部回流污泥和 10-30% 的污水进入厌氧区，可将回流污泥中的残留 硝酸氮在缺氧和 10-30% 碳源条件下完成反硝化，为以后的绝氧池创 造绝氧条件。同时，厌氧区中的兼性细菌将可溶性BOD 转化成 VFA ， 聚磷菌获得 VFA将其同化成 PHB ，所需能量来源于聚磷的水解并

6、导致 磷酸盐的释放。 厌氧区出水进入内部安装有搅拌器的绝氧区，所谓绝 氧就是池内混合液既无分子氧，也无化合物氧（硝酸根），在此绝 氧环境下， 70-90% 的污水可提供足够的碳源，使聚磷菌能充分释磷。 绝氧区后接普通 Carrousel氧化沟系统，进一步完成去除BOD 、脱氮 和除磷。最后， 混合液在氧化沟富氧区排出，在富氧环境下聚磷菌过 量吸磷，将磷从水中转移到污泥中，随剩余污泥排出系统。这样，在 Carrousel 2000系统内，较好的同时完成了去除BOD 、COD 和脱氮除 磷 8 。 综合采用该工艺的昆明第一污水厂 9 、长沙市第二污水净化中心 10 及漯河市污水处理厂的运行效果可见

7、：经过Carrousel 2000系统 处理后， BOD 、COD 、SS的去除率均达到了90% 以上，TN的去除率达 到了 80% ，TP的去除率也达到了90% 。 3.2 Carrousel氧化沟除磷脱氮的影响因素 影响 Carrousel 氧化沟除磷的因素主要是污泥龄、 硝酸盐浓度及 基质浓度。研究表明，当总污泥龄为 810d时活性污泥中的最大磷含 量为其干污泥量的4% ，为异养菌体质量的11% ，但当污泥龄超过 15d 时污泥中最大含磷量明显下降，反而达不到最大除磷效果。因此，一 味延长污泥龄（例如20d、25d、30d）是没有必要的，宜在815d范 围内选用。同时，高硝酸盐浓度和低基

8、质浓度不利于除磷过程。 影响 Carrousel 氧化沟脱氮的主要因素是DO 、硝酸盐浓度及碳 源浓度。研究表明，氧化沟内存在溶解氧浓度梯度即好氧区DO达到 33.5mg/L， 缺氧区 DO达到 00.5mg/L 是发生硝化反应及反硝化反应 的前提条件。同时，充足的碳源及较高的C/N比有利于脱氮的完成 7 。 4. Carrousel氧化沟存在的问题及解决方法 尽管 Carrousel 氧化沟具有出水水质好、 抗冲击负荷能力强、 除 磷脱氮效率高、 污泥易稳定、 能耗省、便于自动化控制等优点。 但是， 在实际的运行过程中，仍存在一系列的问题。 4.1 污泥膨胀问题 当废水中的碳水化合物较多，N

9、、P含量不平衡， pH值偏低，氧 化沟中污泥负荷过高， 溶解氧浓度不足， 排泥不畅等易引发丝状菌性 污泥膨胀；非丝状菌性污泥膨胀主要发生在废水水温较低而污泥负荷 较高时。微生物的负荷高，细菌吸取了大量营养物质，由于温度低， 代谢速度较慢， 积贮起大量高粘性的多糖类物质，使活性污泥的表面 附着水大大增加， SVI 值很高，形成污泥膨胀。 针对污泥膨胀的起因， 可采取不同对策： 由缺氧、水温高造成的， 可加大曝气量或降低进水量以减轻负荷，或适当降低MLSS （控制污 泥回流量），使需氧量减少；如污泥负荷过高，可提高MLSS ，以调 整负荷，必要时可停止进水， 闷曝一段时间； 可通过投加氮肥、 磷肥

10、， 调整混合液中的营养物质平衡（BOD 5：N：P=100 ：5：1）；pH值过低， 可投加石灰调节；漂白粉和液氯（按干污泥的0.3%0.6% 投加），能 抑制丝状菌繁殖，控制结合水性污泥膨胀 11 。 4.2 泡沫问题 由于进水中带有大量油脂，处理系统不能完全有效地将其除去， 部分油脂富集于污泥中， 经转刷充氧搅拌， 产生大量泡沫；泥龄偏长， 污泥老化，也易产生泡沫。 用表面喷淋水或除沫剂去除泡沫，常用除 沫剂有机油、煤油、硅油，投量为0.51.5mg/L 。通过增加曝气池污 泥浓度或适当减小曝气量， 也能有效控制泡沫产生。 当废水中含表面 活性物质较多时， 易预先用泡沫分离法或其他方法去除

11、。另外也可考 虑增设一套除油装置。 但最重要的是要加强水源管理，减少含油过高 废水及其它有毒废水的进入 12 。 4.3 污泥上浮问题 当废水中含油量过大， 整个系统泥质变轻， 在操作过程中不能很 好控制其在二沉池的停留时间，易造成缺氧，产生腐化污泥上浮；当 曝气时间过长，在池中发生高度硝化作用，使硝酸盐浓度高，在二沉 池易发生反硝化作用，产生氮气，使污泥上浮；另外，废水中含油量 过大，污泥可能挟油上浮。 发生污泥上浮后应暂停进水，打碎或清除污泥，判明原因，调整 操作。污泥沉降性差，可投加混凝剂或惰性物质，改善沉淀性；如进 水负荷大应减小进水量或加大回流量；如污泥颗粒细小可降低曝气机 转速；如

12、发现反硝化，应减小曝气量，增大回流或排泥量；如发现污 泥腐化，应加大曝气量，清除积泥，并设法改善池内水力条件 12 。 4.4 流速不均及污泥沉积问题 在 Carrousel氧化沟中，为了获得其独特的混合和处理效果，混 合液必须以一定的流速在沟内循环流动。一般认为，最低流速应为 0.15m/s ，不发生沉积的平均流速应达到0.30.5m/s 。氧化沟的曝气 设备一般为曝气转刷和曝气转盘，转刷的浸没深度为250300mm ，转 盘的浸没深度为 480 530mm 。与氧化沟水深（ 3.03.6m）相比，转 刷只占了水深的 1/101/12 ，转盘也只占了 1/61/7 ，因此造成氧化 沟上部流速

13、较大（约为0.81.2m，甚至更大），而底部流速很小（特 别是在水深的 2/3 或 3/4 以下，混合液几乎没有流速），致使沟底大 量积泥（有时积泥厚度达1.0m），大大减少了氧化沟的有效容积， 降低了处理效果，影响了出水水质。 加装上、下游导流板是改善流速分布、提高充氧能力的有效方法 和最方便的措施。上游导流板安装在距转盘（转刷）轴心4.0 处（上 游），导流板高度为水深的1/51/6 ，并垂直于水面安装；下游导流 板安装在距转盘（转刷）轴心3.0m处。导流板的材料可以用金属或 玻璃钢，但以玻璃钢为佳。 导流板与其他改善措施相比，不仅不会增 加动力消耗和运转成本， 而且还能够较大幅度地提高充

14、氧能力和理论 动力效率 13 。 另外，通过在曝气机上游设置水下推动器也可以对曝气转刷底部 低速区的混合液循环流动起到积极推动作用，从而解决氧化沟底部流 速低、污泥沉积的问题。 设置水下推动器专门用于推动混合液可以使 氧化沟的运行方式更加灵活， 这对于节约能源、 提高效率具有十分重 要的意义 14 。 5. Carrousel氧化沟的发展 由于污水处理标准中对除磷脱氮的要求越来越严格，Carrousel 氧化沟也得到了进一步的发展。目前，研究及应用较多的包括以下两 种类型：微孔曝气型Carrousel 2000系统、Carrousel 3000系统。 5.1 微孔曝气型 Carrousel 2

15、000系统 微孔曝气型 Carrousel 2000系统采用微孔曝气（供氧设备为鼓 风机），微孔曝气器可产生大量直径为1mm 左右的微小气泡，这大大 提高了气泡的表面积，使得在池容积一定的情况下氧转移总量增大 （如池深增加则其传质效率将更高）。根据目前鼓风机生产厂家的技 术能力，池的有效水深最大可达8m ，因此可根据不同的工艺要求选 取合适的水深。 传统氧化沟的推流是利用转刷、转碟或倒伞型表曝机 实现的，其设备利用率低、 动力消耗大。微孔曝气型Carrousel 2000 系统则采用了水下推流的方式， 即把潜水推进器叶轮产生的推动力直 接作用于水体，在起推流作用的同时又可有效防止污泥的沉降。因

16、而， 采用潜水推进器既降低了动力消耗，又使泥水得到了充分地混合。 从水力特性来看，微孔曝气型Carrousel 2000系统为环状折流 池型，兼有推流式和完全混合式的流态。就整个氧化沟来看，可认为 氧化沟是一个完全混合曝气池， 其浓度变化系数极小甚至可以忽略不 计，进水将迅速得到稀释， 因此它具有很强的抗冲击负荷能力。但对 于氧化沟中的某一段则具有某些推流式的特征，即在曝气器下游附近 地段 DO浓度较高，但随着与曝气器距离的不断增加则DO浓度不断降 低（出现缺氧区）。这种构造方式使缺氧区和好氧区存在于一个构筑 物内，充分利用了其水力特性，达到了高效生物脱氮的目的。 微孔曝气型 Carrouse

17、l 2000系统尽管具有充氧能力强、除磷脱 氮效果好、占地面积少和能耗低等优点， 但同时它也存在微孔曝气设 备维修的问题。目前，国内微孔曝气器的使用寿命为45 年，好的可 达 810年，但与进口微孔曝气器相比还有一定的差距。曝气器的维 修不像表曝设备那样方便， 它需要干池才能检修， 也就是说一旦微孔 曝气器出现问题需采用平行两组或三组来解决问题，或者采用提升装 置等来解决，这也将会给生产和管理带来极大的不便 15 16 。 5.2 Carrousel 3000系统 Carrousel 3000系统是在 Carrousel 2000系统前再加上一个生 物选择区。该生物选择区是利用高有机负荷筛选菌

18、种，抑制丝状菌的 增长，提高各污染物的去除率，其后的工艺原理同Carrousel 2000 系统。 Carrousel 3000系统的较大提高表现在：一是增加了池深，可 达 7.58m，同心圆式，池壁共用，减少了占地面积，降低造价同时 提高了耐低温能力（可达7）；二是曝气设备的巧妙设计，表曝机 下安装导流筒，抽吸缺氧的混合液，采用水下推进器解决流速问题； 三是使用了先进的曝气控制器QUTE （它采用一种多变量控制模式）。 四是采用一体化设计，从中心开始，包括以下环状连续工艺单元：进 水井和用于回流活性污泥的分水器；分别由四部分组成的选择池和厌 氧池。这之外是有三个曝气器和一个预反硝化池的Car

19、rousel 2000 系统（如图 2 所示）。五是圆形一体化的设计使得氧化沟不需额外 的管线，即可实现回流污泥在不同工艺单元间的分配 17 。 6. 结论 Carrousel 氧化沟由于具有良好的出磷脱氮能力、抗冲击负荷能 力和运行管理方便等优点， 已经得到了广泛的应用。 但由于科技的发 展和社会的进步，该工艺必将得到进一步的提高。作者认为： Carrousel 氧化沟的未来研究方向将主要体现在以下几方面。 1 结合生物膜法，研究和开发生物模型Carrousel 氧化沟。 这样不仅可以提高单位反应器的微生物总量，从而提高有机负荷， 而 且生物膜本身具有的内置A/O系统强化了脱氮效果 18 。

20、 2 不断提高 Carrousel 氧化沟中微生物的活性。例如在氧化 沟中投加 EM专一菌种、投入铁盐使微生物驯化成生物铁、投入活性 炭增强菌胶团的形成并提高耐毒性冲击等。 3 提高 Carrousel 氧化沟设备性能和监控技术。 提高表曝机、 水下推进器的性能，减少维修工作量；利用DO 、ORP 等多目标监控技 术及变频技术是今后Carrousel氧化沟科学运行的必由之路。 4 提高 Carrousel 氧化沟的耐寒、耐毒性能，减少占地面积 和工程造价。 膜理论的应用、 深池水力条件和工艺性能的研究为降低 工程造价、提高耐寒耐毒性能等提供了可能的方向。 氧化沟工艺中曝气设备的发展概况 近 2

21、030年来，污水的除磷脱氮技术一直是污水处理领域研究开 发和应用的热点， 并已取得了长足进展。 氧化沟处理工艺作为城市污 水和工业废水处理中有较强竞争力的二级生物处理技术已被世界各 国广泛采用。 曝气设备作为氧化沟处理工艺中最主要的机械设备，是 影响氧化沟处理效率、能耗及稳定性的关键之一，不仅兼有充氧、推 动、混合等功能， 还决定着氧化沟的占地面积和基建投资。随着氧化 沟处理工艺对曝气设备的要求越来越高，以及能源的日趋紧张， 新型 高效低能曝气设备的研究已经成为推动氧化沟处理技术发展和节能 降耗的重要因素。 多年的研究结果使得曝气设备已经在技术上达到了 一个很高的水平，完全可以满足污水生物处理

22、工艺对曝气设备的要 求，并且在提高能源利用效率方面也取得了较大进步。国内外的实践 证明， 新型曝气设备的开发应用， 将意味着新一代氧化沟工艺的诞生。 下面简要介绍几种近些年在氧化沟处理工艺中采用的曝气设备 及其进展。 1 曝气转盘 Orbal 氧化沟是氧化沟类型中的重要形式，在中高浓度的城市污 水处理厂中具有相当明显的技术经济优势。曝气转盘是用于 Orbal 氧 化沟的专用曝气装置，它起着充氧、混合、推动水流作循环流动和防 止活性污泥沉淀等作用。 在我国，曝气转盘主要是由聚乙烯或抗腐蚀 性玻璃钢压铸成型， 转盘表面设有规则排列的楔形凸出物，以增强推 动混合和充氧效率，盘上开有许多不穿透小孔（称

23、为曝气孔），使空 气分散到液体中以达到充氧的目的。 曝气转盘的充氧能力可通过下面四种方式来调节： （1）通过调节出水堰的高低来改变转盘的浸没深度； （2）改变转盘电机的转速（通常采用两级变速）； （3）增加或减少转盘的盘数； （4）改变转盘的旋转方向。 近年我国天津国水设备工程公司与美国Envirex 公司合作，引进 美国先进的曝气转盘生产模具， 在国内独家制造出材料为高强轻质塑 料的新型曝气转盘，其主要技术参数为： 曝气转盘直径： 1400mm ； 适用转速： 4355r/min ； 适用浸没水深： 400530mm ； 单盘标准清水充氧能力及动力效率见表12所示： 表 1 浸没水深为 53

24、0mm 时的性能指标（ P=101.325kPa,T=20C） 项 目 转速（r/min ） 单盘充氧能力（ kgO2/h ） 动力效率 （kgO2/kW h） 43 0.75 2.13 46 0.85 2.04 49 0.94 1.97 52 1.04 1.91 55 1.13 1.86 表 2 浸没水深为 480mm 时的性能指标（ P=101.325kPa,T=20C） 项目 转速（r/min ） 单盘充氧能力（ kgO2/h ） 动力效率（kgO2/kW h） 43 0.68 1.94 46 0.77 1.86 49 0.86 1.79 52 0.95 1.74 55 1.03 1.6

25、9 实际污水处理工程中， 曝气转盘性能的好坏和效率的高低，直接 影响到 Orbal 氧化沟的处理效果、动力消耗、建设投资和运转费用。 与同类曝气设备相比，曝气转盘具有工作水深大、充氧能力大、充氧 效率高、混合能力强以及结构简单、组装灵活、使用寿命长、安装维 修方便等特点。 2. 曝气转刷 曝气转刷主要有 Kessener 转刷、笼型转刷和 Mammoth 转刷三种， 其它产品均是这三种的派生型，一般用于Pasveer 氧化沟中。 Kessener 转刷和笼型转刷这两种曝气转刷，氧化沟设计有效水深一 般在 1.5m以下。 Mammoth 转刷是为增加单位长度的推动力和充氧能 力而开发的， 叶片通

26、过彼此连接直接紧箍在水平轴上，沿圆周均布成 一组，每组叶片之间有间隔，叶片沿轴长呈螺旋状分布，在旋转过程 中叶片顺序进入水中， 以保证运行的稳定性并可减少噪声。轴为中空 钢管，转刷直径可达1.0m，转速为 7080r/min ，浸没深度为 0.3m， 目前最大有效长度可达9.0m，充氧能力可达 8.0kgO2/(mh)，动力 效率一般在 1.52.5kgO2/kWh 之间，氧化沟设计有效水深为 3.03.5m。常见的曝气转刷叶片由镀锌钢板、不锈钢板、玻璃钢等材 料做成，形状也多种多样，有矩形、三角形、T型、W型、齿型、穿 孔叶片等。主轴一般为热扎无缝钢管和不锈钢管。 我国近年来引进国外技术，

27、具备了生产制造曝气转刷的能力，其 转刷叶片主要由镀锌钢板做成，形状常采用矩形， 各项性能指标基本 达到了国际水平。 表 3 中是摘录文献的部分曝气转刷的特性。 表 3 曝气转刷的特性 国家丹麦德国我国 直径（ mm ）860 1000 1000 转速（ r/min ）78 72 72 浸深（ m ）0.120.28 0.30 0.30 充氧能力（ kgO 2/m h） 3.07.0 8.3 7.88.3 动力效率（kgO2/kW h） 1.61.9 1.98 转刷有效长度（ m ） 2.0， 3.0， 4.0 3.0 ，4.5 ，6.0， 7.5 ，9.0 3.0，4.5 ，6.0， 7.5，

28、9.0 氧化沟设计水深 （m ） 1.03.5 2.04.0 3.03.5 为了取得更大的除磷脱氮效果，则需要一个较大的反应池， 在其 中完成硝化和反硝化过程。 由于土地的限制， 使得反应池的水深达到 了 8m ，以往这个水深，常采用微孔曝气设备，但现在也可以使用曝 气转刷。曝气转刷的循环性能可达到水深3.5m，可以满足不产生沉 积的操作要求，在水深大于3.5m时可附加潜水搅拌器，则工作水深 达到 8m是没有任何问题的。当使用这种潜水搅拌器，除了供连续运 转外，在长期或短期间高含氧量交替缺氧期间可作间歇性运转，使反 应池中的污水保持一定的流速，避免沉积。 3. 立式表面曝气机 立式表面曝气机是

29、专为Carrousel 氧化沟设计的，一般每条沟安 装一台，置于反应池的一端。它的提升能力强，允许有较大的沟深 （45m ），适用于大流量的污水处理厂，应用较为广泛。它的充氧能 力随叶轮直径变化较大，动力效率一般为1.82.3kgO2/kWh。 立式表面曝气机有固定式和浮筒式两种，其中浮筒式整机安装在 浮筒上，用钢绳固定于水中，用防水电缆与之连接，它可根据需要在 一定范围内移动； 而固定式立式曝气机的规格品种最多，目前在我国 是以泵型（ E型）及倒伞型叶轮为主。泵型叶轮曝气机是我国自行研 制的高效表面曝气机，叶轮直径在0.42.0m 之间，叶轮的充氧方式 以水跃为主，液面更新为辅。倒伞型叶轮曝

30、气机的叶轮直径一般在 0.52.5m，国内最大的倒伞型叶轮直径为3m 。由于其叶轮直径较泵 型的大，故其转速较慢，约为3060r/min ，动力效率为 2.132.44 kgO2/kWh，在最佳时可达 2.51kgO2/kWh。倒伞型叶轮曝气机的充 氧方式是以液面更新为主，水跃及负压吸氧为辅，目前广泛应用的 Carrousel 氧化沟就多是采用这种曝气机。 4. 抽吸式曝气机 抽吸式曝气机通常是倾斜安装在反应池中，是一种叶轮抽吸式曝 气搅拌机。 抽吸式曝气机的工作原理是： 空气被吸入水面以下并且被高速旋 转的叶轮搅碎， 中空的螺旋桨驱动轴顶端连接着电机轴，其底端与螺 旋桨和扩散器连在一起。 驱

31、动轴上部有孔洞， 空气通过它得以进入水 下。螺旋桨在水下高速旋转形成负压并产生液体流，在压力差的作用 下，空气通过空心驱动轴进入水中。螺旋桨形成的水平流将空气转化 成细微、均匀的气泡，其平均直径2mm ，达到美国环保组织为优秀的 空气扩散器制定的2.2mm的标准。在与水的接触中， 氧气被水和水生 生物吸收。这些气泡扩散得较远，从而与水接触得时间很长，氧利用 率非常高。曝气机的氧气扩散区和混合区的范围随机器型号而变化， 将多台曝气组合安装在反应池中， 可使氧气在整个反应池中混合并扩 散。 工作时曝气机的入水角度可以在3090之间调节，通常以 45放置，但有些时候为达至最好的效果，必须根据具体情况

32、调节安 装角度。曝气机可以提出水面直接维修。 将曝气机的影响区域互相连接， 使水的混合效果与氧气传递速率 达至最大，这是在反应池中形成水流联动的基础。水流联动是若干台 曝气机经过合理的布置形成循环流，使池中的平均流速与总功率的比 值达到最大值。 极大的流速使氧气得到迅速扩散，并产生充分的混合 效果，加快生物反应。 由于曝气机安装上的灵活性， 它在任何形状的反应池中几乎都能 良好地工作。 在环行池、 氧化沟、调节池、有水位波动的池子、 浅池、 矩形池或方形池中，都可以因地制宜，找到合适的安装和布置形式。 5. 微孔曝气板 由日本研制开发的微孔曝气板是采用聚氨酯薄膜，并能发生出目 前认为很难实现的

33、直径1mm 超微泡的高效率曝气设备。 该微孔曝气板 是在 PVC制基板上，紧绷开有微孔的特殊聚氨酯薄膜以保持气密，并 用不锈钢制槽钢及框架来加固。标准件的尺寸为1.2m 3.6m、重量 105kg，34人即可搬运及安装一张曝气板。该特殊聚氨酯薄膜厚约 1mm ，弹性极大且耐久性卓越。同时，该特殊聚氨酯薄膜的表面光滑， 具有很难附着生物膜， 即使万一附着上生物膜时， 也极易剥离的特征。 因此，它是适用于曝气的优秀材料。 表 4 中列出了微孔曝气板的主要规格和性能参数。 表 4 微孔曝气板的主要规格和性能参数 外观尺寸1.2m 3.6m 标准通气量 3533m 3/h 有效发泡面积 4.3m 2

34、主材质 基板 PVC 重量105kg 薄膜 特殊聚氨酯 通气量范围080m 3/h 框架 SUS304 以下介绍微孔曝气板的主要性能。 （1）氧气转移效率 氧气向水中的转移（溶解）是气层与液层之间的物质转移现象， 气液的接触面积越大， 即气泡的表面积越大， 则会提高氧气的转移效 率。 以同样的空气量进行曝气， 气泡直径越小则其整体的表面积越大， 效果也越好。同时，气泡直径越小其上升速度越慢，气液的接触时间 越长，据此也可得到极高的氧气转移效率。 为了产出微泡而缩小曝气孔径， 各曝气设备厂家之间展开了激烈 的开发竞争，但气管细小而复杂以及空气中的粉尘等往往是很易堵塞 曝气孔眼。而采用聚氨酯薄膜的

35、微孔曝气板，很好地解决了曝气孔眼 的堵塞问题，在不使用高档除尘装置的情况下也可以产出微小气泡， 得到极高的氧气转移效率。 （2）所需动力及电费 微孔曝气板的氧气转移效率极高，故可减少送气量。 但因其气泡 直径约为 1mm ，虽然压损将比以往的曝气头有所增加，但是，从整体 的所需动力来看，还是比以往的曝气头少，可以降低电费。 另外，若将现有的反应池的曝气装置改变成微孔曝气板时，根据 风量削减效果试验得出， 继续使用现有得鼓风系统是能够获得同等电 力削减效果的。 表 5 中列出了微孔曝气板与以往曝气头和陶瓷制曝气板动力及 电费消耗的对比情况。 表 5 所需动力、电费的对比（污水处理量25 万 m

36、3/d ） 以往曝气头 陶瓷制曝气板 微孔曝气板 氧气转移效率（污水）（% ）6 15 24 所需空气量（ m 3/min ） 1,018 407 254 每张曝气板通气量（ L/min ）70 35 1,000 压损（mmAq ）150 300 800 所需动力（ kWh ）1,016 420 289 年耗电量（ kWh/a）8,900,000 3,680,000 2,530,000 差距（kWh/a）6,370,000 1,150,000 0 （3）曝气方法 微孔曝气板曝气时薄膜会鼓起并扩张薄膜的微孔，据此通气来开 始曝气。曝气停止时， 微孔闭缩且薄膜呈紧绷在基板状态以阻止污水 浸入内部，

37、造成孔眼的堵塞问题。因此，也不需要以往微孔曝气头所 需的 1m高性能空气滤清器。 （4）维修保养 微孔曝气板很难从内部发生堵塞孔眼问题或在薄膜表面附着生 物膜，即使附着后也极容易剥离，故不需要特殊的维修保养。万一附 着粘泥或因尘土等放生堵塞孔眼而导致压损上升时，可利用薄膜的高 弹性通过停止曝气后再开始曝气的简单操作就可以使孔眼恢复原状 并开始正常运转。 （5）耐久性 用于微孔曝气板的薄膜与以往的橡胶不同，是不添加增塑剂的特 殊聚氨酯薄膜，不仅柔软且极有弹性。因不含增塑剂，故长期使用也 不会发生因增塑剂脱离而引起的薄膜老化现象。这种卓越的耐久性， 已有 10 年以上的使用业绩得以证实。 综合归纳

38、，微孔曝气板的主要特征是： 曝气效率高，可以大幅度地减少耗电量 （电费降至一半以下） ， 并在转为除磷脱氮工艺时， 可以利用现有的鼓风系统提供所需的氧气 量； 不会发生堵塞现象，随时可以停止曝气作业，容易进行维护 和管理； 使用寿命长，目前已有10 年以上的运转业绩； 安装工作简单。 作为氧化沟工艺的曝气设备， 常采用机械曝气设备， 此时机械曝 气设备是起充氧和推流的作用， 在实际运转操作中很难分别独立控制 充氧量和流速。 尤其是对除磷脱氮要求高时， 需要反应池中保持一定 容积的厌氧段，但机械曝气设备为防止活性污泥的沉淀而需要一定的 流速，这样往往容易引起充氧过量， 特别是在降雨天等进水溶解氧

39、较 高时，该状态更加显著，从而不能得到理想的除磷脱氮效果。与此相 比，微孔曝气板和螺旋桨式搅拌机组合方式是两个完全独立的设备进 行充氧及搅拌， 因此可分别控制流速及溶解氧，并能够高效简单地运 行操作。另外， 位于寒冷地区的处理厂若采用机械曝气设备，则直接 将低温空气作为充氧气体使用，会导致水温降低。 而微孔曝气板和螺 旋桨式搅拌机组合方式是利用空压机排出的压缩空气进行充氧，它具 有隔热压缩的加热效果， 可防止水温降低， 保证处理工艺在冬季也能 够稳定进行运转。 总之，微孔曝气板目前已在欧美50 多项工程中得到应用，其性 能博得到高度的评价。 随着我国经济的发展和即将加入WTO ，我国的环保工业与国外竞 争的时代已经到来， 而与国外相比我们还有很大的差距。就氧化沟处 理工艺中的曝气设备而言，近几年，在国内建设的污水处理工程中， 花费了大量外汇用来进口国外曝气设备，这不仅增加了工程投资， 还 由于维护管理等问题， 给污水处理厂的正常运行带来许多问题。因此， 发挥国内企业在环保领域的作用，促进民族工业的发展， 加速国外先 进曝气设备的消化吸收，提高我国曝气设备的科技含量和国产化率， 增强在市场中的竞争能力，是促进该领域发展的根本途径。