曝气器总结

1 / 30 曝气器总结 曝气器的扩散作用 摘要：曝气器是一种气流扩散器，本文就扩散的流体运动、氧利用率、微孔曝气的孔隙、动力扩散、气流扩散的技术合理性、可见孔与非可见孔、弹跳孔、柔性孔、组合孔、孔的技术可靠性、曝气技术发展趋势等提出了一些技术总结与供参考的认识。 关键词：污水处理 曝气器 扩散机理 动力扩散 弹跳孔 组合孔 PD曝气器 曝气充氧是污水生化处理工艺中的技术核心，在鼓风曝气充氧过程中的最重要的环节就是曝气器的扩散，今后我们会对曝气器的实际应用进行经验总结与技术探讨，并对本文不断修改补充。 1按照流体运动性质区分曝气扩散的类型 曝气扩散的实质就是使气相中的氧向液相中转移。气相中的2 / 30 氧转移为液相中的溶解氧，是通过流体运动形成气液接触界面而完成的。因此，按照流体运动性质来分析，则可以看出曝气扩散技术的区别。按流体运动的性质来区分，曝气扩散技术则有下列两种基本类型。 液相流体主动运动型 叶轮与转刷表面曝气是采用制造液相流体的水跃而形成气液接触界面； 射流曝气是依靠射流液相流体吸入气相流体而形成气液接触界面，这些均是属于液相流体主动运动型，其技术特征是：动能作用于重质液相流体运动；轻质气相流体是被动接触；在叶轮或转刷搅动处、射流口附近产生局部连续的气液接触界面。 气相流体主动运动型 鼓风曝气是由风机输送气相流体，经曝气器的扩散作用以升泡运动的方式形成气液接触界面，这就是属于气相流体主动运动型，其技术特征是：动能作用于轻质气相流体运动；重质液相流体是被动接触；由升 泡的上升运动，可产生立体连续的气液接触界面。 3 / 30 鼓风曝气与机械曝气流体运动特点比较 可以很明显的可以看出，趋动气相流体运动的鼓风曝气有较大的优越性，本文下面主要论述的是鼓风曝气。 2. 氧利用率并不等于曝气器实际运行功效 曝气器的作用就是促进氧的传质，氧利用率似乎理所当然的应当 是反映曝气器技术性能的指标，因此长期以来就存在着一种采用氧利用率来判定曝气器技术性能的习惯观点。但是，如果对氧利用率作深入的分析，就会发现该指标并不能真实确定曝气器实际运行功效。 氧利用率不受变量影响 氧利用率公式 氧利用率 = qc(q)100% qc 标准状态下，测试条件，曝气器充氧能力 标准状态下， 1 M3 空气所含氧的重量 q 标准状态下曝气器通气量计算值 4 / 30 由上式可知，氧利用率取决于充氧能力 与通气量两个因素。 在曝气器充氧能力与通气量两者之间存在一个正比关系，即充氧能力的大小取决于通气量的多少。通气量为 0，充氧能力也等于 0。曝气器的充氧能力，都是在清水试验条件下依据一定的通气量而测定获取的。 氧利用率公式也可以写成下式： 1100%(qcq) = (qcq) 因为充氧能力与通气量之间存在正比关系， qc /q 结果为常数值，所以氧利用率实质上是一个不受变量影响的固定值。不受变量影响的定值参数，所表述的仅仅只是 一种物理现象，而与实际效率是有差异的。 氧利用率不反映曝气器的实际效率 一个大泡，如果被分割成小泡的数量愈多，则所形成的泡表膜面积愈多，泡表膜是进行氧传质的功能膜，泡表 膜越多则氧传质作用越大氧利用率越高。如果从氧利用率这一角度看5 / 30 问题，当然是气泡被分割得愈小愈好。 要获取较高的氧利用率，就必须尽可能产生较多的泡表膜。一立方米的空气被扩散形成的小泡数量愈多，泡表膜也就愈多，氧利用率也就愈高。由此可见，氧利用率仅仅只是与气泡扩散程度有关，而与动能作用气泡扩散的过程无关。也就是说；氧利用率只表明是一立方米的空气被分割成小泡量的多少，至于这一立方米空气扩散分割过程消 耗了多少动能和时间，这与氧利用率无关。 因此，氧利用率并不等于就是曝气器的实际效率。 按照孔隙扩散原则，多大的孔则产生多大的泡。如果空气通过直径为的孔眼是被分割形成的气泡，则微孔曝气器在运行中，无论阻力损耗多大，也无论孔眼堵塞了多少和无论一立方米气体需要多长时间排出，只要还有孔眼在通气，就一定会是把一立方米的空气切割成的小气泡，显然此时氧利用率并无变化，但曝气器真实运行效率却是变化很 大。 由于氧利用率只与气泡分割扩散的程度有关，一立方米的空气，只要曝气器排气孔眼的直径是，无论是短时间内经过众多孔眼排出，或是长时间内经过少量孔眼排出，因为扩散结果始终是分割成直径为的小泡，所以，其氧利用率是会6 / 30 始终保持不变的。由此可见，用氧利用率来说明曝气器的效率，显然会有严重的误导作 用，实际情况也表明，氧利用率不等于曝气器效。 由测定与计算方法可知：氧利用率仅与曝气器扩散形成的气泡大小有关。以微孔曝气器为例，一立方空气无论是 1小时还是 5小时经微孔曝气器的孔隙排出，扩散气泡的大小始终不变，因而氧利用率也是始终不变。氧利用率只是扩散气泡大小的物理常数，可以 说明曝气器扩散气泡大小的特征，但并不确切的就是曝气器的真实充氧效率与充氧能力，对此可以举例计算说明如下。 例 ：某微孔曝气器 新机通气量 /h/套，新机充氧能力 /h，新机功效 100%； 孔隙出现堵塞后通气量降为 /h/套，求此时的充氧能力？功效？ 计算：现充氧能力 =新氧能力 ( 现通气 新机通气量 ) =/h(/h? 套 /h? 套 ) = kg/h 7 / 30 现功效 =新机功效 ( 现充氧能力 新机充氧能力 ) =100%(/h/h) =25% 结论：堵塞后的充氧能力由 kg/h 降至 /h，功效降至 25%。因为；此时经过孔隙扩散形成的气泡大小不可能有变化也就是氧转移效率也无变化，所以；微孔曝气器出现孔隙堵塞后，充氧能力和效功效的变化不会影响到氧利用率的变化。 由上述计算可以看出：氧利用率可以反映曝气器扩散气泡大小的物理特征，但并不等于就是 真实的充氧能力与充氧功率。只有在设备 各种曝气器的优缺点 现在世界主流，数量上还是盘式曝气器比较多，不过管式有取代它的趋势，而且是很明显的。 现在主要使用的是微孔曝气器，从材质上分，主要分为：陶瓷 刚玉；或者 膜式曝气器，各有优点利弊，不过膜式是绝对的主流，刚玉和陶瓷在国外已经使用得越来越少了。 8 / 30 一 从传氧效率上说，好的 刚玉和陶瓷 曝气器，不比膜式的微孔曝气器差，甚至要高一点。他们的原理，是把一堆混合物，石英沙、石灰之类的东西倒入膜具成型，然后经过几个工艺段烧制，使得里面部分的混合物烧没了，充满孔隙，当空气经过这些孔隙的时候，就会被分割成微小气泡。 刚玉陶瓷曝气器的最大缺点，在于他们的孔隙会结垢。曝气器一开始运行的时候，压力损失是比较稳定，但运行到一定时期后，压头损失会突然急剧增大 这就是结垢的原因了。具体结垢成因分两 类，以后专门跟帖讨论。 这种状况无法避免，就算你一直连续曝气不停，也会长。不过据某些我碰到的客户说，他们地区有点特殊的生活污水水质，不存在这种状况，但谁知道呢？他们只是凭感觉，也没有提供数据，我也不好继续问。 生物垢生成后，解决的办法主要有两种： 1、加往曝气管里面加酸清洗，边运行边加 。这种控制已经很成熟。不过污水厂稳定状态后，很多系统 12 小时左右就要加一次，至于用量多少，要看具体情况了。 9 / 30 2、把曝气头拆卸下来，丢到炉子里烧。烧完就可以再生，接近全新的状态 不过比较麻烦 。 按照主流观点，刚玉和陶瓷曝气器是可以永久运行的，不会损坏的。其实具体到每个品牌，并非这样 。因为刚玉或陶瓷曝气器生产的工序相对较多，从材料和工序都要比较严格地执行，才能出精品。如果工序或材料没把好关，就会导致在使用一段时期后，孔隙中某些东西脱落，孔隙变大，传氧效率下降。可以说，单从样品上，你要判断一个刚玉或者陶瓷曝气器的质量，难度是相当大的 比判断膜式微孔曝气器更加困难。 从 成本上说，刚玉和陶瓷 比 橡胶膜式的，要贵，绝对要贵，这也是他们用得越来越少的原因。当然，这个贵是相对的，你拿国产的刚玉陶瓷，和进口的膜式曝气器比，就要便宜。 刚玉陶瓷曝气器没有止回功能，一般只有盘式，我也只见过盘式。 二 10 / 30 膜式微孔曝气器，结构基本是比较简单的。里面一个支撑盘，然后把膜套在外面，通过拧紧，或者不锈钢卡箍的方式，固定，就 OK了。曝气器和供气管道的连接，一般有 螺纹连接 和 安装连接两种。 膜式曝气器最核心部分，在于曝气膜本身。有两个关键点：打孔方式、材质。 打孔方式主要有两种：激光打孔和机械打孔。激光打孔是通过激光照射，在膜的表面烧出一个小孔。缺点是有损料，而且孔周边部分的橡胶也变质了，闭合性能差，在国外基本不采用。机械打孔，是用精密刀具，把膜的表面切开，一般应该是无损料，这样在鼓气的时候，孔张开，不曝气的时候孔自动闭合，防止回漏。 现在顺便夹带些私货，推推自己的产品。 EDI 的膜片经过 100万次开闭合的耐久性试验，每 5秒钟开 /闭合一次，经过 100万次后，证明闭合性能依然相当良好 当然现在每个品牌的曝气器都这样宣称了。 言归正传。 11 / 30 现在膜的材质，最常用是 EPDM。这种橡胶从耐久性、寿命、抗老化，亲水性等各方面考虑，都是最优选择。生物污水采用这种橡胶是最合适的，常规的工业废水也应该选用这种材质的膜。 具体到每个品牌的橡胶材质，一些配方，则是曝气器商最核心的东西了。因为这直接影响这曝气器的性能和寿命。比如，你想把孔打密一点，打细一点，这样能提高传氧效率。但是如果材质达不到一定要求，孔打细了，可能一曝气就把膜撕裂。大家如果有机会接触，不妨对比一下各个厂家的膜片打孔密度。还有，一般好的橡胶膜，表面的光泽是比较少的，像皮鞋一样发亮那种，其实橡胶的含硫量比较多，用久了容易老化和发硬，压损会增大。 不过它也有外来危害，主要是：烃类、芳香族。如果污水中大量存在这些化学物质，就不能考虑 EPDM 了。 EPDM 耐温是176摄氏度以下。 还有一种听得比较多的材质，就是硅橡胶 从原理上分 析，因为亲水性硅橡胶比 EPDM 差。越亲水的材质，水越容易帖到材料表面，气泡越容易离开材料表面；亲12 / 30 水性差的，气体要在材料表面形成更大直径的气泡才能离开膜表面，导致了传氧效率的下降。至于亲水性是怎么一回事，可以简单这样理解：你把同样大小的水滴滴到材料水平表面，水散得越开的，亲水性越好。亲水性好的材料，据说会增加表面结垢的机会。不过我个人不大认同这种说法。 硅橡胶也有其用武之地，就是 EPDM 不能用的 时候，可以考虑用硅橡胶。硅橡胶的耐温也要广一点，是 -65 232 摄氏度。硅橡胶的主要外来危害，是酸类。 还有几种特别的膜片材质，简单介绍一下：聚氨基甲酸酯 PU，腈类 Nitrile、醇类 Alcohols，氯丁橡胶 Neoprene 这些材质的膜，都有各自的特殊外来危害。 还有一种据说什么都不怕的终极膜片：氟橡胶。 以上的各种材质的膜， EDI 都有做，不过主要是 EPDM，除了EPDM和硅橡胶，其他我都没卖过，见倒是见过。在我们的宣传册中，对于其适用场合和外来危害有介绍。 三 介绍一下管式和盘式。 13 / 30 盘式是使用得较早，较成熟的曝气器。一开始的曝气器就是盘式的，而且是刚玉和陶瓷材质的。盘式的缺点主要如下。1、存在曝气死区，搅拌性能不如管式。 2、相对浪费管道，整个工程造价要高于管式。 3、不曝气的时候，泥就直接沉积在盘的表面，再次启动直到要把泥重新搅拌起来，比起管式要多耗费 30 40的能量。 4、布置密度不如管式，如果你池子比较小，曝气量又十分大，这样就只能用管式了，因为在这平面内无法布再多的盘了。 优点：从国标上规定，盘式压头损失要比管式小一点，大概1000pa；传氧效率比起某些管式，要略高一点点。 与盘式相比，管式的优势很明显： 1、搅拌性能好。整个管式曝气器，是 360 度打孔的，不存在曝气死区。 2、节省了部分管道的费用，工程造价要明显低于盘式。 3、不曝气的时候，泥只能沉积在管面最中间很小的范围，稍稍往边一点弧度就增大，泥就无法沉在上面。再次启动的14 / 30 时候，一振就把泥振起来并且迅速搅拌。所以在 SBR、 CASS这类工艺中，管式优势十分大。 4、在曝气量要求很大，池面面积相对较小的情况下，只有管式能满足要求。 虽然管式的压头大于盘式，传氧效率略低，但是在设计中已经考虑了这点。通过适当多布一些管道，来保证管式能达到和盘式同样的传氧效率，至少我们是这样做的。 而且曝气系统的压损，主要来自水深的压力，管道压损和那1000pa 差异，几乎可以忽略。 四 介绍一下膜式微孔曝气器的止回功能 主流的止回功能有两大类，应用在盘式曝气器。 1、单考膜片本身的闭合功能止回；国外品牌和一部分国内品牌都是这样做； 2、增加止回阀，相当部分国内品牌采取这种方法。 膜本身的止回，没什么太复杂的东西。主要取决于膜的材质15 / 30 和打孔技术。最后就是能不能通过耐久性测试，而且这个测试是不是真的货真价实。 止回阀的原理也很简单，就是管道和曝气器连接的部分，在管道出气孔上面放置一个玻璃球，供气的时候气体把球吹起，不供气的时候玻璃球在重力作用下压住供气孔。 有一种观点认为，加止回阀本身会增大系统压损，不可取。个人认同这种看法 1、单孔膜曝气器 概述： 单孔膜曝气器是根据市场同类产品经过多次创新改进后研制出来的最新生物滤池曝气产品，此产品与其它同类产品相比，其主要创新之处在于：曝气支管不是传统的分段式与曝气器装配，而是采用在单根超长连续直管上方直接开孔装配曝气器的，故而这种新式单孔膜曝气器与常规市场上的同类产品相比而言，拥有以下显著优点： 更能确保管路系统的强度和稳定性，更能适应滤料的堆压； 16 / 30 能有效减小管道系统空气阻力；安装简便快捷。 其主要组成部件有：单孔橡胶膜片、上管夹、下管夹、左固定卡、右固定卡，装配好后的单孔膜曝气器安装于滤砖和卵石层之上，膜片工作时根本不用担心滤料的堆压而影响其自由扩张，可安全的给附着于滤料上的微生物提供氧气，其运行方式既可连续运行也可间歇运行。 简介： 在曝气生物滤池工艺中，为了提供微生物生存所需要的氧气，普通生物滤池一般采用在滤池下部设有通风孔，依靠自然通风供氧，这样容易造成供气气压分布不均，出现短流、局部气堵现象，自然通风供氧受控制于池内温度与气温之差，滤池高度，滤料空隙及风力，不能给滤池提供稳定、均匀的通风，曝气生物滤池通过向 滤池的滤料层中强制通入空气来替代自然通气供氧，以完全提供生存在挂膜生物陶粒滤料上的微生物新陈代谢所需要足够的、稳定的氧份，来提高曝气生物滤池整体效果。 特点： 17 / 30 不受池内温度与气温之差，不受滤池高度及挂膜生物陶粒滤料空隙率控制，气泡直径小，而且气泡分布范围大，因曝气器出口有凹凸等分不易被堵塞，不怕挂膜生物陶粒滤料堆压。 结构： 通气分管及支管采用 ABS UPVC塑料硬管，采用 ABS 制成，由上管夹、下管夹、单孔膜、 ABS 固定调节支架等组成。 主要技术参数：水深 氧利用率： 22% 气量域值： /h 设计通气量： m3/h 安装密度： 36 49 个 /m2 单孔直径： mm 单孔膜直径： 33mm 18 / 30 空气配管规格： 25 mm 空气的氧交换率： 30%以上 充氧能力： /h 单孔膜曝气器阻力损失 : 安装高度： 100 200 mm 部件材质及使用寿命： 上下管夹： ABS 左右固定卡： ABS 单孔膜： EPDM 或硅橡胶 调节支架： ABS 使用寿命：不少于 10年 19 / 30 安装及其它： 1、在曝气生物滤池内先安装滤板、曝气生物滤池专用滤头，然后安装单孔膜曝气器，再倒入鹅卵石垫层，最后倒入挂膜生物陶粒滤料。避免鹅卵石垫层砸破曝气器，并且还要 避免电焊火苗及重物锐器掉入池中损坏管路及曝气器。 2、本产品未安装前不宜重压，不宜堆放在室外，应远离火种，避免损坏。 2、散流曝气器 一、产品构造及规格材质： 玻璃钢 服务面积：安装在推流式和完全混合型的曝气池内，每只服务面积 。 充氧效率： 当水深 4m 时，氧转移效率 = -8-9%，充氧能力 ( 公斤 氧 /小时 个 )。 规 格： 400 、 600 。 二、构造与充氧原理： 20 / 30 (转载于 : 海 达 范 文网 :曝气器总结 ) 构造： 1. 锯齿形布气头，构造类同金山 I 型。作用是切割分散空气，直径 D=100 毫米，高度 H=120 毫米，锯齿 18 个。 2. 带有锯齿的散流罩，散流罩设计倒伞型，伞型中圆处有 12 个 12 曝气孔，起到补气再度均匀整个散流罩的作用可减少能耗并将水气混合均匀分流，减少散流器对安装水平度的要求。散流罩直径 D=600 毫 米，周边布有 60 个向下微倾的锯齿以求进一步切割水泡。 充氧原理： 由前述可见，影响氧传递速率的因素主要为：曝气水体的絮动，企业混掺，气泡直径大小，空气量及液相中氧的分压等等。 600 型散流曝气器充氧主要是靠以下几个作用： 1. 液体的剧烈混掺作用 气体由管道输送至曝气器，经过 21 / 30 25 的内孔通过锯齿布气头，作为水气第一次切割。经散流罩并为周边锯齿再次切割后，带动周围静止水体上升，由于能量差而引起气液的剧烈混掺，除此而外由于曝气器分布池底，曝气后上升底气泡与下降的水流发生对流， 又增加了气液的混掺，加速了气液界面处水膜的更新。 2. 气泡经过两次锯齿切割及气液混掺作用，气泡直径变小，从而增加了气液接触面积，有利于氧的转移。 3. 散流罩的扩散作用 散流罩将几种一束出来的气体扩散成圆柱状，改变了池底部的布气状态，增大了布气面积，而且加剧了底部气泡的扩散与底部的 气液混掺，更有利于曝气充氧。 散流曝气器充氧与金山型不同之处，在于二次切割与分散气流，从而加大布气范围。改变了池内流态。与固定螺旋不同之处在于设备高度大大缩小、布气范围大池底部混掺作用大，因此它具有较好的充氧性能。 主要特点： 该产品具有结构简单、重量轻、耐腐蚀、充氧效率高、不易堵塞 、价格低和安装方便等优点。 适用范围： 22 / 30 大、中、小型的工业污水和城市生活污水的活性污泥生化处理。以及调节池的预曝气。 产品构造及规格： 材 质：采用 ABS 及玻璃 钢一次成型 服务面积：安装在推流式和完全混合型的曝气池内，每只服务面积 米 2 充氧效率：当水深 4m 时，氧转移效率 = 8-9%。 充氧能力： (公斤 氧 / 时 个 ) 规 格： 400 、 600 目 录 1. HLK 系列曝气器介绍 . 1 2结构特征与工作原理 . 23 / 30 2 3. 技术特性 . 3 4. 主要材料 . 3 5 安装与调试 . 4 6. 保养、维修 . 10 7. 运输、贮存 . 12 8. 开箱及检查 . 12 HLK系列盘式橡胶膜片可张微孔曝气器 24 / 30 1. HLK 系列曝气器介绍 HLK系列盘式可张微孔曝气器，由固定圈、薄膜、薄膜托板，止回阀和 曝气器托盘构成。该装置曝气气泡直径小，气液界面直径小，气液界面积 大，气泡扩散均匀，不会产生孔眼堵塞，耐腐蚀性强；广泛应用于市政、 食品、化工、制药、矿产、水产养殖水处理等领域。 主要用途及适用范围 HLK 系列盘式可张微孔曝气器适用于各类污水处理中的充氧要 求。其各项性能指标完全符合 CJ/、 CJ/ 标准的规定。 25 / 30 使用环境条件、工作条件： 1 .能在空气温度 90-100 环境中工作。 1 .外部气候环境温度 - 水介质温度 4-50 pH值 4-9 最大浸没深度 工作制 24h/day连续或间歇 引用和执行标准 、 HG21561 管材、管件技术性能 CJ/ 1996 污水处理用可张中微孔曝气器 CJ/ 1993 污水处理用微孔曝气器 26 / 30 GB1220 不锈钢支架 GB5782/GB6170 固定用螺栓及螺母 乐克环保 1 2结构特征与工作原理 总体结构特征 膜式曝气盘主要由固定圈、薄膜、薄膜托板和曝气器托盘 构成。 曝气器膜片采用三元乙丙橡胶制成，耐臭氧氧化性能极好，耐热可达 150 摄式度，耐低温可达 -50 摄式度，耐有机溶剂和无机物性能较好，抗压可达 25Mpa，伸长率可达 500%。 曝气器膜片打有约