氧化溝工藝曝氣設備的發(fā)展與現(xiàn)狀

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簡介： 本文簡價了國內現(xiàn)有氧化溝工藝中各設備的比較,及對先進設備的簡介。
關鍵字：氧化溝 曝氣設備 發(fā)展 現(xiàn)狀

　1920年，謝菲爾德（Sheffield）在英國首次建成氧化溝，采用槳板式曝氣機，曝氣效果不理想。該處理廠被認為是現(xiàn)代氧化溝的先驅。1954年巴司維爾將可森爾轉刷應用在荷蘭Voorschoten的氧化溝中，從此以后才有“氧化溝”這一專用術語。在隨后的幾十年中，氧化工藝日趨成熟，因其穩(wěn)定的處理效果、優(yōu)異的脫氮除磷功能，在世界各地得到廣泛應用。作為氧化溝運轉核心的推流、曝氣設備也受到了特別關注。國內外的實踐證明，新型曝氣設備的出現(xiàn)將意味新一代氧化溝工藝的誕生。本文就其中幾種常用推流、曝氣設備的性能特點與進展進行簡要的介紹。

　　1、曝氣轉刷

　　1925年，可森爾（Kessener）開始研制轉刷曝氣機，他在水平軸上裝有許多放射性鋼片，被稱為“可森爾”轉刷。1954年巴司維爾將可森爾轉刷應用在荷蘭Voorschoten的氧化溝中，動力效率可達2.0KgO₂/（KW·h）。1959年，荷蘭公共衛(wèi)生研究所的Baars和Muskat應用了籠形轉刷（又稱TNO轉刷），是可森爾轉刷的改進型，沿中心軸周圍裝有徑向分布的T型鋼或角鋼，動力效率可達2.5KgO₂/（KW·h）。這兩種轉刷僅適用于水深≤1.5m的氧化溝，在實際應用中占用了大量土地面積。為增加單位長度的推動力和充氧能力，在德國開發(fā)了大馬氏（Mammoth型）曝氣轉刷，直徑為1000mm。葉片通過呈螺旋狀分布，旋轉過程中葉片順序進入水中，以保證運行的穩(wěn)定性并可減少噪聲。

　　目前國內已有很多廠家生產轉刷曝氣機，轉刷直徑多為700mm和1000mm，轉速為70～80rpm，浸沒深度為0.3m，有效水深為3.0～3.5m，水平軸跨度可達9.0m，充氧能力可達8.0 KgO₂/（m·h），動力效率在1.5～2.5 KgO₂/（KW·h）之間。轉刷葉片由鍍鋅鋼板、不銹鋼板、玻璃鋼等材料做成，形狀有矩形、T型、W型、齒型、穿孔葉片等。

　　為提高轉刷的充氧能力，可在轉刷的上游和下游設置導流板。為節(jié)約占地面積，在水深＞3.5m時可附加潛水攪拌器，防止污泥沉淀。通過設置雙速轉刷，改變充氧量，還可在溝內實現(xiàn)間歇的厭氧和好氧條件，完成硝化反硝化過程，達到脫氮除磷的目的。

　　2、立式表面曝氣機

　　為了彌補轉刷式氧化溝的技術弱點，尋求一種渠道更深、效率更高和機械性能更好的系統(tǒng)設備，20世紀60年代末在DHC有限公司供職的工程師開發(fā)了立式低速表曝機。表曝機被安裝于中心隔墻的末端，利用表曝機產生的徑流作動力，推動氧化溝中的液體形成靠近曝氣器下游的富氧區(qū)和曝氣器上游及外環(huán)的缺氧區(qū)，有利于生物凝聚，易于活性污泥沉淀，擁有良好的脫氮除磷效率和BOD去除率。

　　立式表面曝氣機主要有固定式和浮筒式兩種，其中浮筒式整機安裝在浮筒上，用鋼繩固定于水中，用防水電纜接電，可在一定范圍內移動；固定式的立式表曝機有很多規(guī)格品種，在國內主要以泵型（E型）及倒傘型葉輪為主。在立式表曝機旋轉葉片作用下，水從葉輪周邊甩出水幕，裹進空氣。葉輪由下向上呈錐形擴大，迫使污水上、下循環(huán)流動，不斷接觸空氣。葉輪底部和葉片背面因水的流動形成負壓、吸入空氣，故水和空氣能進行大面積混合，大量充氧。

　　3、射流曝氣機

　　射流曝氣機有自吸式和供氣式兩種形式，安裝在氧化溝底部，具有曝氣充氧、混合、推動水體循環(huán)流動和防止活性污泥沉淀的作用。自吸式射流曝氣機由潛水泵和射流器組成。當潛水泵工作時，高壓噴出的水流通過射流器噴嘴產生射流，通過擴散管進口處的喉管時，在氣水混合室內產生負壓，將液面以上的空氣由通向大氣的導管吸入，經與水充分混合后，空氣與水的混合液從射流器噴出，與溝中的水體進行混合充氧，并形成環(huán)流。供氣式射流曝氣機一般由單一的射流器構成，外接加壓水管、壓縮空氣管。工作原理為送入的壓縮空氣與加壓水充分混合后向水平方向噴射，形成射流和混合攪拌區(qū)，對水體充氧曝氣，氧轉移率高。由于需要外設加壓水管及壓縮空氣系統(tǒng)，使供氣式射流曝氣機整個設備變得復雜。

　　4、曝氣轉盤

　　胥司曼（Huisman）于1970年在南非設計和開發(fā)了使用轉盤曝氣機的orbal氧化溝，后來該技術轉讓給美國的Envirex公司，并在美國對該技術做了一些更改，使該系統(tǒng)在中高濃度的城市污水處理廠中具有相當明顯的技術經濟優(yōu)勢。曝氣轉盤在氧化溝中起著充氧、混合、推動水體循環(huán)流動性和防止活性污泥沉淀等作用。在國內，曝氣轉盤制作材料主要為增強聚丙烯或防腐玻璃鋼壓鑄成型，盤厚10～12.5mm，表面設有直徑12.5mm的充氧孔、規(guī)則排列的楔形凸出物或曲線狀的條形阻水帶，以增強推流混合和充氧能力。

　　曝氣轉盤的充氧能力可通過下面幾種方式來調節(jié)：

　?、?nbsp; 采用兩級或多級變速電機；

　?、?nbsp; 通過調節(jié)出水堰高低來改變轉盤的浸沒深度；

　?、?nbsp; 改變轉盤盤片數(shù)量。

　　國內廠家生產的曝氣轉盤直徑多在1370～1400mm之間，適用于水深3.5～4.5m的氧化溝。近年凌海企業(yè)集團自行開發(fā)研制了直徑1800mm的曝氣轉盤，并申請了國家專利，主要技術參數(shù)為：

　　曝年轉盤直徑：1800mm

　　適用轉速：  43～58rpm；              經濟轉速：50rpm；

　　最佳浸沒深度：500～700mm；            經濟浸沒深度：680mm；

　　選用工作水深：3.5～6.5m；

　　水平軸跨度：單軸≤10m，雙軸≤14m，多軸可達20m；

　　碟片安裝密度：2～4ds/m

　　充氧能力、推動能力技術參數(shù)分別見表1（轉速50rpm，有效水深4m，浸沒深度680mm）和表2(轉速50rpm，軸長9m, 浸沒深度680mm)：

　　表1 Ø1800曝氣轉盤的充氧能力技術參數(shù)（P=101.325Kpa,T=20ºC）

水平軸跨度（m）轉盤盤數(shù)（ds）充氧能力（KgO₂/h）配用電機功率（KW）51555.452261865.343072176.233782487.124592798.01551030108.955

　　表2 Ø1800曝氣轉盤的推動能力技術參數(shù)（P=101.325Kpa,T=20ºC）

有效水深(m)水平推動距離(m)平均流速(m/s)轉盤盤數(shù)(ds)配用功率(KW)4.582.00.32245573.20.322455.566.10.32245660.30.322456.555.40.32245

　　該轉盤工作水深大，充氧能力和動力效率高，推流混合能力強，且結構簡單，安裝維修方便，使用壽命長?？梢酝ㄟ^轉盤的上游和下游設置導流板來提高充氧能力。Ø1800曝氣轉盤的研制成功，為氧化溝工藝的進一步研究提供了前提，推動了氧化溝工藝的變革。

　　曝氣轉盤作為氧化溝工藝的曝氣設備特別是?1800曝氣轉盤，投資省、工作水深大、充氧能力和動力效率高、安裝維修方便，因此得到廣泛應用。但與國外設備相比，國內廠家生產的設備還有一定的差距。近幾年，在國內建設的污水處理工程中，花費了大量外匯來進口國外曝氣設備，在工程投資和日常維護管理方面帶來了很多問題。國內環(huán)保企業(yè)應發(fā)揮自己的優(yōu)勢，加速國外先進設備的消化吸收，提高產品的科技含量，增強市場競爭力，才能在經濟全球化的市場進程中立于不敗之地。

　　參考文獻：

　?、?李金根，姚永寧等. 《給水排水設計手冊?專用機械》

　?、?吳浩汀，王大長．　《氧化溝工藝處理制革廢水實例》