城市污水處理工藝技術(shù)方案選擇中的關(guān)鍵因素

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　城市污水主要污染物成份基本都是容易被微生物分解的物質(zhì)。在城市污水處理工藝技術(shù)方案中，采用曝氣充氧培養(yǎng)微生物對有機污染物質(zhì)進行分解，這一基本原理都是相同的。一般都是采取初沉、曝氣、二沉、回流或排出的工藝流程；近年來還出現(xiàn)了曝氣、二沉、回流或排出的三合一體間歇式曝氣工藝。城市污水屬于可生化處理的中性污水，工藝技術(shù)要求并不太復(fù)雜，而城市污水處理工藝技術(shù)方案的關(guān)鍵因素是曝氣技術(shù)的選用。

　　1、曝氣技術(shù)的重要地位

　　曝氣充氧是城市污水處理工藝運行中最重要的技術(shù)保障手段，也是工藝運行的動態(tài)控制核心；在城市污水處理運行費用中，動力消耗所占比例約為80％，而曝氣充氧能耗又要占裝置總動力消耗的約80％；由此可見，所選用的曝氣形式及技術(shù)在城市污水處理工藝技術(shù)方案中的重要地位。

　　2、曝氣技術(shù)的基本分類

　　2.1 傳統(tǒng)的分類曝氣技術(shù)傳統(tǒng)的分類方法是按照設(shè)備性質(zhì)區(qū)分的，分為三種基本形式。

　　表面曝氣——采用機械運動的方法，使水體表面不斷更新與空氣接觸；表面曝氣分為葉輪表面曝氣與轉(zhuǎn)刷（盤）表面曝氣兩種。

　　射流自吸——利用水體的射流作用吸入空氣。

　　鼓風(fēng)曝氣——風(fēng)機鼓風(fēng)經(jīng)曝氣器擴散向水體中輸入空氣（或純氧）。

　　2.2 按照流體運動性質(zhì)的新分類曝氣技術(shù)的實質(zhì)就是使氣相中的氧向液相中轉(zhuǎn)移，傳統(tǒng)的分類方法難以反映曝氣技術(shù)的實質(zhì)問題。使氣相中的氧轉(zhuǎn)移為液相中的溶解氧，是通過流體運動形成氣液接觸界面而完成的；因此，按照流體運動性質(zhì)分類則可以反映出曝氣技術(shù)的實質(zhì)問題。以流體運動性質(zhì)來分類，可以分為下述兩種基本形式。

　　2.2.1 液相流體主動運動型葉輪和轉(zhuǎn)刷（盤）表面曝氣是采用制造液相流體的水躍而形成氣液接觸界面；射流曝氣是依靠射流液相流體吸入氣相流體而形成氣液接觸界面，這些均是屬于液相流體主動運動型，其技術(shù)特征是：動能作用于重質(zhì)液相流體運動；輕質(zhì)氣相流體是被動接觸；在葉輪或轉(zhuǎn)刷（盤）攪動處、射流口附近產(chǎn)生局部連續(xù)的氣液接觸界面。

　　2.2.2 氣相流體主動運動型鼓風(fēng)曝氣是由風(fēng)機輸送氣相流體，經(jīng)曝氣器的擴散作用以升泡運動的方式形成氣液接觸界面，這就是屬于氣相流體主動運動型，其技術(shù)特征是：動能作用于輕質(zhì)氣相流體運動；重質(zhì)液相流體是被動接觸；由升泡的上升運動，可以產(chǎn)生立體續(xù)的氣液接觸界面。

　　2.3 新的分類必然帶來新的認識分類是科學(xué)技術(shù)中的基本問題，先進的分類方法必然會要帶來新的認識，從而有利于促進技術(shù)進步，優(yōu)化工藝技術(shù)方案的選擇。曝氣技術(shù)按流體運動性質(zhì)分類，由分類的區(qū)別可以進一步認識下面兩個問題。

　　2.3.1 氣相和液相的主動運動與被動接觸氣相與液相兩種流體相混，究竟是讓哪一種流體主動運動為好？如果技術(shù)上無特殊要求，那就只有一個動能作用的對象問題；一類是制造水躍（重質(zhì)液相主動運動，輕質(zhì)氣相是被動接觸），另一類是制造升泡（輕質(zhì)氣相主動運動，重質(zhì)液相是被動接觸）。由于液相流體與氣相流體兩者質(zhì)量相差近千倍，其機械運動損耗的差異是顯而易見的。

　　2.3.2 氣液接觸界面的局部連續(xù)與立體連續(xù)在曝氣技術(shù)中，液相流體主動運動類型有如下三種基本形式：葉輪攪動曝氣池水體表面；轉(zhuǎn)刷或轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動處產(chǎn)生水躍；射流流出。

　　由曝氣池立體性質(zhì)方面看，上述三種液相流體主動運動所形成的氣液接觸面，都具有一個共同的特征就是“局部連續(xù)”；即僅只在被攪動的水體表面或射流口附近產(chǎn)生氣液接觸界面。

　　氣相流體主動運動則不同，空氣由曝氣池池底在重力推動之下以升泡的形式向上作運動，升泡在上升過程中要不斷與水體產(chǎn)生接觸，因此其形成的氣液接觸界面就是“立體連續(xù)”。

　　3、鼓風(fēng)曝氣是曝氣技術(shù)的發(fā)展趨勢

　　在城市污水處理工藝技術(shù)中，有越來越多的工程技術(shù)人員認識到了鼓風(fēng)曝氣技術(shù)具有動能消耗合理和充氧效率高的優(yōu)點，因此鼓風(fēng)曝氣技術(shù)在城市污水處理工藝技術(shù)中越來越得到普遍的應(yīng)用。

　　4、終端設(shè)備是鼓風(fēng)曝氣技術(shù)的關(guān)鍵

　　鼓風(fēng)曝氣技術(shù)的終端是關(guān)鍵設(shè)備氣流擴散裝置——曝氣器。鼓風(fēng)機經(jīng)管道鼓入曝氣池的氣相流體，最終是由曝氣器對氣流的擴散而產(chǎn)生起氧傳遞作用的氣液接觸界面；曝氣充氧效率、曝氣運行可靠程度的長久性、氧傳遞均衡性與氧供給長期穩(wěn)定性等等曝氣技術(shù)性能如何，完全是要取決于曝氣終端設(shè)備（曝氣器）的功能作用。

　　5、微孔曝氣器

　　微孔曝氣器是采用微孔孔性定勢的方法使氣流充分擴散。由于微孔曝氣器在清水條件中檢測可以表現(xiàn)出很好的充氧形態(tài)與指標(biāo)，新安裝后在污水處理工藝運行初期微孔曝氣器的技術(shù)性能也會表現(xiàn)較好。

　　“微孔”阻力大易堵塞，這是由孔性定勢改變不了的事物性質(zhì)。在污水處理的實際工藝運行中，目前還不可能對曝氣器的效率進行測定，微孔曝氣器在清水條件表現(xiàn)出的效果，在污水條件的長期工藝運行中還會是那樣好嗎？根據(jù)對眾多的污水處理裝置實地調(diào)查，微孔曝氣器在長期實際運行中；存在孔眼與孔膜堵塞現(xiàn)象，存在孔板與孔膜沖壞后出現(xiàn)破壞均衡性的“集中泡涌”情況，有清洗和更換的維修煩惱等等；微孔曝氣器在污水處理的長期實際工藝運行中表現(xiàn)的可靠性并不十分理想。

　　6、旋混曝氣器

　　本世紀(jì)九十年代初，我們就開始著手研究曝氣器的氣流擴散問題，經(jīng)過大量的實驗研究與運行實踐經(jīng)驗的總結(jié)，確立了采用阻力小且無堵塞的大孔排氣結(jié)構(gòu)，經(jīng)旋流、旋混與倒齒等多種結(jié)構(gòu)擴散作用產(chǎn)生細泡的曝氣技術(shù)，生產(chǎn)制造了“旋混曝氣器”。從近年在湖南與廣東兩地的應(yīng)用情況來看，旋混曝氣器突出表現(xiàn)了效率高、可靠性好、對長期穩(wěn)定運行有保障的優(yōu)點，深得用戶的好評。“大孔排氣細泡布氣”肯定會成為一項跨世紀(jì)的好技術(shù)。