氧化沟系列工艺及其曝气设备教程

§氧化沟系列工艺及其曝气设备一种新型处理工艺的问世往往伴随着一批专用技术设备投向市场，活性污泥法作为近百年来城市污水处理的主体工艺技术更是体现了这一点。例如，单沟式氧化沟工艺推出了曝气转刷和自动调节出水堰门；Carroussel氧化沟工艺推出了立轴式表面曝气机；Orbal氧化沟工艺推出了转碟表面曝气机；SBR工艺推出了滗水器等等。§氧化沟系列工艺及其曝气设备

工艺技术的先进性提供了专用设备的竞争力，提供了市场保障，专用设备所获得的利润又投入到工艺技术的研究开发。如此良性循环，不断推动工艺创新和设备开发的同步发展。一、氧化沟系列工艺在1920年，Sheffidd在英国首次建成氧化渠，被认为是现代氧化沟的先驱。1950年，氧化沟(Oxidationditch)工艺由荷兰中央应用研究院卫生工程研究所(TNO)首次研究成功。第一座氧化沟由帕斯维尔(A.Pasveer)博士设计，使用Kessener转刷式表面曝气机，于1954年在荷兰伏肖汀(Voorschoten)镇建造并投入使用，因而被命名为“帕斯维尔沟”，在单沟式渠道中分进水、曝气净化、沉淀和排水四个基本工序运行。后来的规模型氧化沟增加了沉淀池，使曝气和沉淀分别在两个区域进行，可以连续进水、连续出水。氧化沟技术一问世就引起了各国环保界的极大兴趣。曝气设备除了使用水平轴转刷式表面曝气机之外，还开始使用立轴式表面曝气机。20世纪70年代末，我国第一座氧化沟工艺应用于邯郸市东郊污水处理厂。

1.基本原理

原水经预处理后直接进入氧化沟，与活性污泥混合后在环形沟渠内循环流动。从构筑物来看，氧化沟工艺没有初沉池，但需另设二沉池和污泥回流装置。因为污水和活性污泥混合液的循环流量远大于进水流量，故氧化沟又被称为连续循环曝气池(ClosedLoopReactor，CLR)。

氧化沟工艺是传统活性污泥工艺的一种变形，所以工作原理本质上与活性污泥法相同，但运行方式不同。单沟式氧化沟，立轴式表面曝气机单沟式氧化沟，水平轴式表面曝气机由于污水在沟内循环多圈，决定了水力停留时间和曝气时间充分延长，从而具有有机物负荷低、污泥龄长的特点，属于延时曝气法。在这样的条件下运行使出水水质好，污泥在氧化沟中得以充分地稳定，不需再进行厌氧消化处理。此外，氧化沟中产生交替循环的好氧区和缺氧区，能在不外加碳源的情况下，实现有机物和总氮的去除。

氧化沟工艺综合了推流式和完全混合式的优点：首先，污水一经进入池中，立即与池内混合液完全混合，经数十甚至数百圈的循环后各点的污染物浓度基本一致，这是氧化沟工艺抗冲击负荷能力强的主要因素；其次，单从循环一圈来看，氧化沟又具有推流的特征，因为污水在沟中要循环多圈，不像完全混合式那样易发生短路。氧化沟特有的技术经济优势和脱氮除磷的客观需要相结合已成为一种必然。卡鲁塞尔氧化沟(CarrouselAreationBasin)及其改进型、Orbal氧化沟、PI型氧化沟、一体化氧化沟等都具有一定的脱氮除磷能力。从运行方式上可分为连续工作式、交替工作式和半交替工作式三大类。2.氧化沟脱氮除磷工艺

由于在传统的单沟式氧化沟中，好氧区与缺氧区的体积和溶解氧浓度很难准确地加以控制，因此对脱氮效果有限，而对除磷几乎不起作用。另外，在传统单沟式氧化沟的“好氧－缺氧－好氧”短暂频繁环境变化中，硝化菌和反硝化菌群并非总是处于最佳的生长代谢环境中，由此也影响了单位体积构筑物的处理能力。(1)Carrousel氧化沟Carroussel氧化沟又称平行多沟渠形氧化沟，由荷兰DHV公司于1967年开发研制。目的是为满足在较深的氧化沟沟渠中使混合液充分混合，并能维持较高的传氧效率，以克服小型氧化沟沟深较浅、混合效果差等缺陷。至今世界上已有850多座Carrousel氧化沟系统正在运行。①普通Carrousel氧化沟；②Carrousel

2000系统及其变型组合；③Carrousel

3000系统①普通Carrousel氧化沟

一个多沟串联系统，沟道被一堵纵向隔墙分开，在墙的末端安装立轴式表面曝气机，每组沟渠安装一个，均安装在同一端。进水与活性污泥混合后沿箭头方向在沟内作不停的循环流动，由于曝气机和隔墙的作用而产生了一个螺旋状水流，给池水带来了很好的混合效果。为使氧化沟沟内弯道处处的水流更更流畅流动动，减少其其流速损耗耗，不使活活性污泥沉沉积于沟内内死角区而而设置导流流墙。Carroussel氧化沟Carrousel氧化沟的表表面曝气机机单机功率率大，使得得氧的转移移效率大大大提高，平平均传氧效效率至少达达2.1kgO2/(kW••h)，因此具有有极强的耐耐冲击能力力；同时具具有极强的的混合搅拌拌能力，水深可达5m以上，使氧化沟面面积减少土土建费用降降低。当有有机负荷较较低时，可可以停止某某些曝气机机运行，以以节约能耗耗。目前我国的的中山、淮淮南、黄岩岩等城市及及北京顺义义区污水处处理均采用用了这一工工艺。这种氧化沟沟虽然可以以有效地去去处BOD(去除率可达达95％～99％)，但脱氮除除磷的能力力有限(约为50％)。②Carrousel

2000系统及其变变型组合Carrousel

2000系统是在普通Carrousel氧化沟的基基础上，由由DHV公司及其在在美国的专专利特许公公司EimcoWaterTechnologies联合开发，，在美国市市场上也称称为Carrousel®denitIR®System，实现了更高高要求的生生物脱氮和和除磷功能能。该系统结构构上的主要要改进是在在普通Carrousel氧化沟前增增加了一个个缺氧区(又称预反硝硝化区)，预反硝化化区与氧化化沟可以分分建，也可可以合建。对于合建式式而言，预预反硝化区区体积约为为氧化沟体体积的15%，进水在缺缺氧条件下下与一定量量的混合液混合合(可通过内部部回流控制制阀调节)；剩余部分分包括有氧氧和缺氧区区(占氧化沟体体积的85%)，用于进行行同时硝化化、反硝化化，也用于于磷的富集集吸收。每座Carrousel2000系统中配有有相当数量量的立轴式表面面曝气机，实现沟内内水体的推推流、混合合和充氧。。系统的供供氧量可以以通过控制制沟内表面面曝气机运运行台数的的多少进行行调节，每每座氧化沟沟中还装有有一定数量量的推进器用于保证混混合液具有有一定的流流速，并防防止污泥在在进水BOD5含量低的情情况下发生生沉淀(例如在夜间间只有1～2台表面曝气气机运行)。Externalpre-denitrification(left)andinternalpre-denitrificationinaCarrousel2000(right).Thegrey-colouredpartsdenoteoxygenatedzones.Carrousel2000-externalpre-denitrificationtank实际上，Carroussel2000氧化沟的除除磷脱氮原原理与A2/O工艺一致，，只是前者者不需设置置专门的混混合液和污污泥回流设设备，因此此比A2/O工艺的运行行费用略低低，投资更更省。从国内采用用该工艺的的污水处理理厂的运行行效果来看看，经过Carrousel2000系统处理理后，BOD、COD、SS的去除率率均达到到了90%以上，TN的去除率率达到了了80%，TP的去除率率也达到到了90%。也有Carroussel2000系统采用用深水微微孔曝气气和水下下推流相相结合的的曝气系系统。每沟的的直段设设平铺式式橡胶膜膜微孔曝曝气头和和推流器器，根据据具体位位置设曝曝气头数数目也有有差异，，目的是是使氧化化沟的不不同阶段段分别形形成好氧氧和缺氧氧环境。。弯道处处均设有有水下推推流器。。Carrousel2000系统的变变型之一一：在Carrousel2000系统的基基础上增增加前置置厌氧区区，可以以达到脱脱氮除磷磷的目的的，被称称为Carrousel®®A2C™Process。该系统统将A2/O工艺与氧氧化沟工工艺结合合在一起起，利用用氧化沟沟原有的的渠道流流速实现现硝化液液的高回回流比，，无需任任何回流流提升动动力，达达到了同同时脱氧氧除磷之之目的。。Carrousel2000系统的变变型之二二：在Carrousel2000系统的下下游增加加第二缺缺氧池及及再曝气气池，，就构成成了四阶阶段Carrousel-Bardenpho系统，能能够实现现更高程程度的脱脱氮。在在Carrousel®®A2C™Process系统的下下游增加加第二缺氧氧池及再曝气池池，就构成成了五段Carrousel-Bardenpho系统，大大提提高了脱脱氮除磷磷的效果果，国内内昆明第第一污水水处理厂厂采用了了该工艺艺。③Carrousel3000系统在Carrousel2000系统前加加上一个个生物选选择区，，就构成成了Carrousel3000系统(也称为DeepCarrousel)。该生物物选择区区是利用用高有机机负荷筛筛选菌种种，抑制制丝状菌菌的增长长，提高高各污染染物的去去除率，，其后的的工艺原原理同Carrousel2000系统。LayoutCarrousel-3000systemWWTPLeidscheRijnSEL=selector;ANA=anaerobictank;NOX=pre-denitrificationtank;CAR=Carrousel;AER=aerator;INF=influent;RAS=returnactivatedsludge一是增加加了池深深，可达达7.5~8m，同心圆圆式池壁壁共用，，减少了了占地面面积，在在降低造造价同时时提高了了耐低温温能力。。二是曝气气设备的的巧妙设设计，表表曝机下下安装导流流筒(drafttube)，抽吸缺缺氧的混混合液，，采用水下下推进器器解决流流速问题题。三是使用用了先进进的、多多变量控控制模式式的曝气气控制器器。四是采用用一体化化设计，，自中心心开始包包括以下下环状连连续工艺艺单元：：进水井井和用于于回流活活性污泥泥的分水水器，分分别由四四部分组组成的选选择池和和厌氧池池，这之之外是三三个曝气气器和一一个Carrousel2000系统。五是圆形形一体化化的设计计使得氧氧化沟不不需额外外的管线线，即可可实现回回流污泥泥在不同同工艺单单元间的的分配。。(2)Orbal氧化沟胥司曼(Huisman)于1970年在南非非设计开开发了使使用水平平轴转碟碟式(RotaryDiscAerator)的Orbal氧化沟，，后来该该技术转转让给美美国的Envirex公司，并并在美国国做了一一些改进进，使该该系统在在中高浓浓度的城城市污水水处理厂厂中具有有相当明明显的技技术经济济优势。。Orbal氧化沟是是由若干干同心沟沟道组成成的多沟沟道氧化化沟系统统，沟道道平面呈呈圆形或或椭圆形形，故又又称同心心沟型氧氧化沟。。它也是是分建式式，设有有单独的的二沉池池。原水和回回流污泥泥可进入入外、中中、内三三个沟道道，通常常均进入入外沟道道。混合液在在外沟道道中不断断循环流流动的同同时通过过淹没式式传输孔孔流入中中沟，再再以同样样的方式式流入到到内沟。。当脱氮要求求较高时时，可以以增设内内回流系系统(由内沟道道回流到到外沟道道)，提高反反硝化程程度。污污水在各各沟道循循环达数数十到数数百次，，最后经经中心岛岛的可调调堰门流流到二沉沉池。外沟道：：占整个氧氧化沟体体积的50%~55%，DO浓度为0.0～0.3mg/L，为碳源氧氧化、反反硝化和和磷释放放创造条条件；中间沟道道：容积为25%~30%，DO控制在1.0mg/L左右，可进一步步去除BOD5，完成一一部分氨氨氮的硝硝化；内沟道：：约为总容容积的15%~20%，需要较较高的DO值(2.0mg/L左右)，以保证证有机物物和氨氮氮有较高高的去除除率。潍坊市污污水处理理厂设计计采用了了奥伯尔尔(Orbal)氧化沟处处理工艺艺(3)PI型氧化沟沟PI型(PhaseIsolation，PI)氧化沟包包括交替替式和半半交替式式氧化沟沟，20世纪70年代由丹丹麦Krüger公司研制制开发，，其中包包括V-R型、DE型和T型氧化沟沟，都使用水水平轴转转刷式表表面曝气气机。这这三种PI型氧化沟沟脱氮除除磷工艺艺都要求求对转刷刷进行调调速，活活门、出出水堰的的启闭切切换频繁繁，对自自动化要要求高，，曝气转转刷利用用率低，，故在经经济欠发发达地区区受到很很大的限限制。①两沟交交替式氧氧化沟分为V-R型、DE型。V-R型氧化沟沟的沟型型宛如通通常的环环形跑道道，中央央有一小小岛，将将沟道分分成容积积相当的的A、B两部分，，其间有单单向活板板门相连连，利用用定时改改变曝气气转刷的的旋转方方向，以以改变沟沟渠中的的水流方方向，使使A、B两部分交交替地作作为曝气气区和沉沉淀区，，故毋需需设二沉沉池和污污泥回流流装置。。V-R型氧化沟沟：将沟沟道分成成容积相相当的A、B两部分DE型由A、B两个氧化化沟组成成，两个氧化化沟相互互连通、、串联运运行，可可交替进进出水交交替地作作为曝气气池和沉沉淀池，，同样毋毋需设污污泥回流流装置。。沟内曝曝气转刷刷一般为为双速，，高速工工作时曝曝气充氧氧，低速速工作时时只推动动水流、、不充氧氧。通过两沟沟内转刷刷交替处处于高速速和低速速运行，，可使两两沟交替替处于好好氧和缺缺氧状态态，从而而到达脱脱氮的目目的。InfluentEndofDitchesShowingInfluentMixingTanks&InfluentDistributorIllustration-InfluentEndofDitchesShowingWeir/GatePlacement&FlowPathsIllustration-EffluentGates&WeirsWithFlowPathsIntheillustrationabove,gates7and8allowflowfromtheEffluentDistributortoeitherClarifier1orClarifier2,gates9and10allowforthedrainingoftherespectiveditch,gates11and12allowtheRASreturnflowfromClarifier1andClarifier2andgates13and14allowthecrossconnectionoftheRASWellssothepumpsinonewellcanbeusedbytheotherasabackup.三沟互相相串联，，进水交交替地引引入两侧侧沟，而而出水则则相对应应地从两两侧沟引引出，从从而省去去了二沉沉池及污污泥回流流和混合合液回流流系统。。整个系统统提高了了转刷表表面曝气气机的利利用率(达到58%)，在取得得良好BOD去除效果果的同时时，还有有生物脱脱氮功能能。②三沟交交替式氧氧化沟为了克服服DE型糸统的的缺点，，提高设设备充氧氧利用率率，Krüger公司又开开发了三三沟交替替式氧化化沟(T型氧化沟沟)。由三个个单沟平平排组建建在一起起作为一一个单元元运行，，两侧的的A、C两沟交替替作为曝曝气池和和沉淀池池，交替替地在缺缺氧、好好氧和沉沉淀状态态下工作作；中间间的B沟则一直直充作曝曝气池，，维持好好氧状态态。常规交替替式氧化化沟仅在在脱氮效效果上良良好，但但随着各各国对污污水处理理厂出水水氮，磷磷含量要要求越来来越严，，因而Krüger公司与Demmark技术学院院合作开开发了功功能加强强的PI型氧化沟沟，称为为Bio-Denitro和Bio-Denipho工艺，这这两种工工艺都是是根据A/O和A2/O生物脱氮氮除磷原原理，通通常在氧氧化沟前前设置相相应的厌厌氧区或或构筑物物或改变变其运行行方式，，创造缺缺氧/好氧、厌厌氧/缺氧/好氧的工工艺环境境，达到到生物脱脱氮除磷磷的目的的。(4)一体化氧氧化沟该工艺是是20世纪80年代由美美国开发发的一种种新型氧氧化沟，，集曝气气、沉淀淀、泥水水分离和和污泥回回流功能能为一体体，无需需建造单单独的二二沉池。。这种氧氧化沟设设有专门门的固液液分离装装置，可可省掉污污泥回流流泵房。。它既是是连续进进出水，，又是合合建式，，且不用用倒换功功能，从从理论上上讲最经经济合理理。混凝沉沉淀、、一体体化氧氧化沟沟工艺艺处理理化纤纤废水水安阳市市豆腐腐营污污水集集中控控制示示范工工程于于1993年在我我国首首次应应用了了船形形一体体化氧氧化沟沟技术术，这这是我我国首首次将将该项项技术术应用用于工工程实实践。。二、表表面曝曝气机机械曝气设设备对对氧化化沟的的处理理效率率、能能耗及及处理理稳定定性有有关键键性影影响，，其作作用主主要表表现在在以下下四个个方面面：向水中中供氧氧；推推进水水流前前进，，使水水流在在池内内作循循环流流动；；保证证沟内内活性性污泥泥处于于悬浮浮状态态；使使氧、、有机机物、、微生生物充充分混混合。针对对以上上几个个要求求，曝曝气设设备也也一直直在改改进和和完善善。表面曝曝气机机械不不需要要修建建鼓风风机房房及设设置大大量布布气管管道和和曝气气器，，设施施简单单、集集中。。可分为为水平平轴式式和立立轴式式两大大类，，前者者仅仅仅应用用于氧氧化沟沟工艺艺系统统，后后者除除了用用于氧氧化沟沟工艺艺之外外，还还可应应用于于部分分普通通曝气气池中中。水水平轴轴式表表面曝曝气机机有多多种型型式，，机械械传动动结构构大致致相同同，主主要区区别在在于水水平轴轴上的的工作作载体体——转刷或或转盘盘(或转碟碟)。1.水平轴轴式表表面曝曝气机机(1)转刷式式表面面曝气气机(结构分分类、、主体体、工工作原原理)(2)转碟式式表面面曝气气机(结构分分类、、主体体、工工作原原理)2.立轴式式表面面曝气气机(1)浮式双双吸曝曝气机机(2)泵型叶叶轮表表面曝曝气机机(3)倒伞型型叶轮轮表面面曝气气机(4)K型叶轮轮表面面曝气气机1.水平轴轴式表表面曝曝气机机(1)转刷式式表面面曝气气机1925年，Kessener开始研研制转转刷式式表面面曝气气机，，这种种在水水平轴轴上装装有许许多放放射性性钢片片的转转刷被被称为为Kessener转刷。1954年A.Pasveer博士将将其应应用于于Voorschoten的氧化化沟中中，动动力效效率可可达2.0kgO2/(kW··h)。1959年，TNO的Baars和Muskat应用了了笼形转转刷(又称TNO转刷)，是Kessener转刷的的改进进型，，沿中中心轴轴周围围装有有径向向分布布的T型钢或或角钢钢，动动力效效率可可达2.5kgO2/(kW··h)。这两种种转刷刷仅适适用于于水深深≤1.5m的氧化化沟，，在实实际应应用中中占地地面积积较大大。为了增增加单单位长长度的的推动动力和和充氧氧能力力，在在德国国开发发了大大马氏氏(Mammoth)型曝气气转刷刷，直直径为为Φ1000mm。叶片片通过过呈螺螺旋状状分布布，旋旋转过过程中中顺序序进入入水中中，以以保证证运行行的稳稳定性性并可可减少少噪声声。转刷式式表面面曝气气机国国内始始见于于20世纪70年代，，武汉汉钢铁铁公司司冷轧轧废水水处理理厂引引进德德国Passavant公司Φ500mm的Mammoth转刷，，用于于矩形形曝气气反应应池。。转刷曝曝气机机由电电动机机、减减速传传动装装置和和转刷刷主体体等主主要部部件组组成。。图4-3-14转刷式式表面面曝气气机的的安装装示意意图1-驱动装装置(电机+减速器器)；2-弹性柱柱销联联轴器器；3-首部轴轴承座座；4-转刷体体；5-防溅板板；6-尾部轴轴承座座a.按整机机安装装方式式可分分固定定式和和浮筒筒式两两类固定式式：整机横横跨沟沟池，，以池池壁构构筑物物作为为支承承安装装。减减速机机输出出轴可可以单单向或或双向向传动动，也也可在在一个个方向向上根根据水水池结结构串串联几几根刷刷辊，，以减减少传传动装装置，，达到到一机机共用用。可可以根根据氧氧化沟沟池形形结构构特点点设计计成桥桥式，，形成成行走走通道道。浮箱箱式式：：是整整机机安安装装在在浮浮箱箱上上，，浮浮箱箱内内充充填填泡泡沫沫聚聚氨氨酯酯，，以以防防止止浮浮箱箱漏漏损损而而不不致致影影响响浮浮力力；；采采用用顶顶部部配配重重调调整整刷刷片片浸浸没没深深度度，，达达到到最最佳佳运运行行效效果果。。浮箱箱式式转转刷刷曝曝气气机机示示意意图图b.按转转刷刷主主体体顶顶部部是是否否设设置置钢钢板板罩罩而而分分为为敞敞开开式式和和罩罩式式结结构构罩式式：：转刷刷主主体体顶顶部部设设置置钢钢板板罩罩，，飞飞溅溅起起的的水水滴滴与与壳壳板板碰碰撞撞而而加加速速破破碎碎与与分分散散，，增增加加与与空空气气混混合合，，可可以以提提高高充充氧氧量量。。c.按电电动动机机输输出出轴轴的的位位置置分分卧卧式式与与立立式式安安装装立式式安安装装：：电电动动机机输输出出轴轴线线为为垂垂直直状状，，其其减减速速机机输输入入轴轴线线与与输输出出轴轴线线呈呈90°°夹角角。。d.按减减速速机机输输出出轴轴与与转转刷刷主主体体间间的的连连接接，，分分有有轴轴承承座座过过渡渡连连接接与与悬悬臂臂连连接接式式有轴轴承承座座过过渡渡连连接接：：转转刷刷主主体体两两端端设设置置轴轴承承座座来来固固定定支支撑撑转转刷刷主主体体，，减减速速机机输输出出轴轴与与转转刷刷主主体体输输入入轴轴之之间间采采用用联联轴轴器器或或其其它它机机械械方方式式传传动动连连接接。。悬臂臂连连接接：：减减速速机机输输出出轴轴与与转转刷刷主主体体输输入入轴轴直直连连，，采采用用柔柔性性联联轴轴器器；；由由于于减减少少了了支支承承点点，，使使得得曝曝气气体体机机的的轴轴向向整整体体安安装装尺尺寸寸缩缩小小。。②曝气气转转刷刷在传传动动轴轴上上安安装装有有组组合合式式箍箍紧紧的的窄窄条条片片(称为为刷刷片片)，是转刷刷式式表表面面曝曝气气机机的的核核心心部部件件。主主要要有有Kessener转刷刷、、笼笼型型转转刷刷和和Mammoth转刷刷三三种种，，其其它它产产品品均均是是它它们们的的派派生生型型。。目前前国国内内已已有有很很多多厂厂家家生生产产转转刷刷曝曝气气机机，，转转刷刷直直径径多多为为Φ700mm和Φ1000mm，转转速速为为70～80rpm，浸浸没没深深度度为为0.3m，有有效效水水深深为为3.0～3.5m。传传动动轴轴一一般般采采用用厚厚壁壁热热轧轧无无缝缝钢钢管管或或不不锈锈钢钢管管加加工工而而成成，，水水平平轴轴跨跨度度可可达达9.0m，充充氧氧能能力力可可达达8.0kgO2/(m··h)，动动力力效效率率在在1.5～2.5kgO2/(kW··h)之间间。。按照照刷刷片片在在传传动动轴轴上上的的安安装装排排列列形形式式，，曝曝气气转转刷刷可可分分为为螺螺旋旋式式和和错错列列式式两两种种。。曝气气转转刷刷的的刷刷片片由由多多条条冲冲压压成成形形的的叶叶片片用用螺螺栓栓连连接接组组合合而而成成，，叶叶片片多多采采用用镀镀锌锌钢钢板板、、不不锈锈钢钢板板、、玻玻璃璃钢钢等等材材料料制制作作，，特特殊殊情情况况下下采采用用钛钛合合金金钢钢板板材材加加工工。。叶叶片片形形状状多多样样，，有有矩矩形形、、T型、、W型、、齿齿型型、、穿穿孔孔叶叶片片等等。。目前前设设计计应应用用最最多多的的为为矩矩形形窄窄条条状状，，叶叶宽宽一一般般在在50～76mm之间间，，用用厚厚度度2～3mm的薄薄钢钢板板制制作作。。螺旋旋式式：：刷片片沿传传动动轴轴轴轴向向螺螺旋旋式式排排列列，每每圈圈叶叶片片呈呈放放射射状状径径向向均均布布。。圈圈与与圈圈之之间间留留有有间间距距，，以以增增大大水水与与空空气气的的混混合合空空间间。。对对直直径径Φ1000mm的转转刷刷，，每每圈圈12片，，每每m约6.67圈。。错列列式式：：转刷刷叶叶片片沿轴轴向向呈呈直直线线错错列列状状排排列列，叶叶片片分分布布密密度度与与前前相相同同。。MAMMOTHROTOR®®AERATORSTheKrügerMaxi-Rotorisabletoprovideinexcessof9.0kgdissolvedoxygenperhourpermetreofrotorlength.Ithasadiameterof1,000mmandismanufacturedinarangeofstandardlengths.为了减小小刷轴运运转时的的转动惯惯量，片片长的4/5冲压成带带槽的截截面，保保证叶片片击水时时有一定定的抗弯弯强度，，并富于于弹性。。对较大大直径转转刷的下下部，再再用拉筋筋加固。。刷片在在轴上的的定位箍箍紧力，，由叶根根贴轴处处凸圈产产生的弹弹性变形形进行调调整，并并应大于于刷片击击水时在在轴上的的扭转力力。③作用原原理作用有有两个个：一是向向污水水中充充氧，污水水沿转转刷运运动的的切向向方向向呈水水滴飞飞溅状状抛出出水面面与空空气强强烈混混合，，使其其空气气中的的氧向向水中中转移移；二是推推动污污水以以一定定的流流速在在氧化化沟中中循环环流动动，既既能防防止活活性污污泥的的沉淀淀，又又能使使有机机物、、微生生物与与氧充充分混混合接接触。。曝气机机运转转时，，其下下游水水位被被抬高高。在稳定定状态态下，，通过过转轴轴中心心线垂垂直断断面上上力的的平衡衡，可可近似似得出出曝气气机单位轴轴向长长度上上推动动力F的计算算公式式(表示沟沟内混混合液液达到到0.3m/s的平均均流速速时，，单位位轴向向长度度上曝曝气转转刷所所能推推动的的混合合液体体积，，单位位为m3/m，一般般在200～250m3/m之间)，若对曝曝气转转刷水水平轴轴线的的上下下游断断面列列能量量方程程，则则曝气气转刷刷的提提升水水头等等于混混合液液循环环一周周的水水头损损失。。若有有多个个曝气气转刷刷，则则其提提升水水头为为流至至下一一台转转刷的的水头头损失失。推动混混合液液的流流速，，必须须能使使混合合液中中的固固体在在氧化化沟的的任何何位置置均保保持悬悬浮状状态，，一般应应确保保底层池池液流流速不不小于于0.2m/s。据研究究，增增大曝曝气转转刷的的浸没没深度度和线线速度度在一一定范范围内内有助助于增增大提提升水水头，，但过大大的浸浸没深深度和和转速速会导导致水水平流流速的的下降降。曝气转转刷的的提升升水头头与氧氧化沟沟上游游水深深成反反比。。在设计氧氧化沟沟时应应根据据曝气气转刷刷的推推动力力确定定水深深，水水深太太大会会降低低沟底底流速速，容容易造造成悬悬浮固固体的的沉淀淀。可可以采采取减减少沟沟底过过水断断面的的措施施，提提高沟沟底流流速。。④充氧能能力和和轴功功率曝气转刷充充氧量量及轴轴功率率的测测试，，是在在标准准状态态(水温20℃℃、0.1MPa大气压压)下、在在设定定的沟沟池内内，用用溶解解氧为为零的的清水水进行行试验验测定定，得得出性性能曲曲线。。转刷浸浸没度度的调调节：：利用用氧化化沟的的出水水堰门门或堰堰板，，控制制调整整液位位，改改变转转刷浸浸没度度。在在曝气气机转转速一一定的的情况况下，，实现现充氧氧量及及推流流能力力的变变动。。性能曲曲线反反映出出不同同规格格直径径的转转刷，，在转转速和和浸没没深度度一定定时的的充氧氧能力力、动动力效效率及及动力力消耗耗特点点。其单位位长度度转刷刷的轴轴功率率，可可作为为类比比、估估算设设计参参考，，并使使整机机动力力匹配配合理理。德国产产Φ500、长2500mm、转速速90r/min转刷曝曝气机机的特特性曲曲线安徽国国祯环环保节节能科科技股股份有有限公公司(2)转盘(碟)式曝气气机(RotaryDiscAerator)①总体体构成成与分分类转碟式式表面面曝气气机又又称转转盘式式表面面曝气气机，，主要要用于于Orbal氧化沟沟。由电动动机、、减速速传动动装置置、传传动轴轴及曝曝气转转盘等等组成成，整整机横横跨沟沟渠，，以池池壁为为支撑撑固定定安装装。按电动动机输输出轴轴的位位置分分立式式与卧卧式安安装。。立式安安装时时电动动机输输出轴轴线为为垂直直状；；卧式式安装装时电电动机机输出出轴线线为水水平状状，其其减速速器输输入轴轴与输输出轴轴为同同轴线线或平平行状状。按减速速器输输出轴轴与其其直联联传动动轴的的数量量，分分为单单轴式式和多多轴式式。单单轴式式是减减速器器的输输出轴轴只传传动单单根轴轴，也也称为为单沟沟驱动动式。。多轴轴式是是减速速器的的输出出轴与与两根根或三三根转转轴串串联同同步运运转，，也称称多沟沟驱动动式。。1-驱动装装置；；2-弹性联联轴器器；3-ⅠⅠ沟转轴轴；4-碟片；；5-中间弹弹性联联轴器器；6-ⅡⅡ沟转轴轴；7-防溅板板②转盘构构造转盘是是曝气气机的的主要要工作作部件件，由由增强强聚丙丙烯或或防腐腐玻璃璃钢压压铸成成型。常见见形式式有如如下两两种，，之一：：自盘面面中心心向圆圆周有有若干干呈放放射线线状规规则排排列的的四棱棱锥凸凸块，，形成成许多多条螺螺旋线线，其其间密密布着着大量量的圆圆形凹凹穴(称为曝曝气孔孔或充充氧孔孔)。燕山石石化牛牛口峪峪Orbal氧化沟沟用曝曝气转转碟之二：：四棱锥锥凸块块与圆圆形凹凹穴沿沿径向向呈直直线排排列。。四棱锥锥凸块块为带垂直直面的的非对对称棱棱锥台台，若以以通过过转盘盘中心心的径径向辐辐射线线为基基准，，其垂垂直面面与径径向线线重合合，该该垂直直面一一般作作为迎迎水面面。也也可以以将每每个四四棱锥锥凸块块的迎迎水面面设计计为凹凹曲面面形状状，这这样在在盘片片转动动时，，带水水量和和进气气量都都大大大增加加，增增大了了水气气混合合量。。转盘设设计成成中线对对开剖剖分式式，以以半法法兰形形式用用螺栓栓对夹夹紧固固于轴轴上，，构成成转盘盘整体体。对夹夹安装装为转转盘拆拆卸及及安装装密度度的调调整带带来了了方便便。目目前国国内厂厂家生生产的的曝气气转盘盘直径径多在在Φ1370～1400mm之间，，其厚厚度在在10～12.5mm之间，，圆形形凹穴穴直径径Φ12.5mm，适用用于水水深3.5～4.5m的氧化化沟。。水平转转动轴轴采用用厚壁壁热轧轧无缝缝钢管管或不不锈钢钢管加加工而而成，，经调调质处处理后后外表表镀锌锌或刷刷沥青青清漆漆防腐腐处理理。海斯顿顿环保保设备备有限限公司司所配配用的的氧化化沟曝曝气转转碟TheOrbalprocessdiscismanufacturedofamoldedthermoplasticcompoundimmunetotheeffectsofwastewater.Thediscsare4½½feetindiameter.海斯顿顿环保保设备备有限限公司司氧化化沟曝曝气转转碟动动平衡衡试验验支架架③作用原原理转碟式式表面面曝气气机在在氧化化沟中中运行行时有有充氧氧和推推流两两种作作用。。转盘旋转时时，盘面及及四棱锥凸凸块与水体体接触部分分产生摩擦擦，由于液液体的附壁壁效应，使使露出的上上部盘面形形成帘状水水幕；同时时由于四棱棱锥凸块垂垂直面的切切向抛射作作用，液面面上形成飞飞溅分散的的水跃，将将圆形凹穴穴中载入和和裹进的空空气与水进进行混合，，使氧向水水中迅速转转移溶解，，完成充氧氧过程。同时，按照照水平推流流的原理，，以转轴中心心线划分的的上游及下下游液面，，同样存在在液面高差差(即推流水头头)。单位宽度推推动力F的计算方法法与转刷曝曝气相同。。在保证水池池底层混合合液流速不不小于0.2m/s时，氧化沟沟内平均流流速需保持持在0.25～0.35mm/s，曝气转盘盘可以适应应这种工况况要求。④充氧量及轴轴功率充氧能力可可通过四种种方式来调调节：a.改变电机转转速；b.改变转盘的的浸没深度度；c.增减转盘盘盘数；d.改变转盘的的旋转方向向。a.目前直径Φ1372～1400mm转碟的工作作转速一般般为43～55r/min，对转速调调节多采用用无级变速速的方法。。转盘的浸浸没水深一一定时，转转盘转速增增高，充氧氧量[kg/(ds·h)]随之升高，，二者成线线性关系。。当转速超过过55r/min时，充氧量量并无明显显增加，会会出现较多多的水带回回上游侧，，即回水现现象。不同碟片的的曝气效果果对比江苏溢洋集集团YBP1500-T与YBP1400-A转盘曝气机机正在进行充充氧试验，，国家科技技攻关项目目安装于山东东莱西市污污水处理厂厂Orbal氧化沟的YBP1500-T型转碟曝气气机b.转碟浸没度度的调节是保保证氧化沟沟正常运行行的重要因因素，一般般多采用沟沟渠的出水水堰门或堰堰板调整水水位，以改改变转碟浸浸没深度。。在转速和工工作水深一一定的条件件下，充氧氧能力均随随转碟浸没没深度的增增加而提高高。当浸没没深度达到到一定值时时，充氧能能力提高十十分迅速；；但超过一一定的上限限值时，充充氧能力基基本保持稳稳定，这一一上限值因因转碟几何何尺寸的差差异而变化化。目前所所用曝气转转碟的浸没没深度宜为为0.23～0.53m。c.在同一浸没没深度下，，转盘的安安装密度对对单个转盘盘充氧能力力的影响很很小。按照转盘构构造尺寸，，每m轴长可装5盘；在实际际运用中，，为了减小小安装、拆拆卸的工作作难度，转转盘最大安安装密度以以每m轴长装4盘左右为宜宜。江苏宜兴高高塍环保机机械厂YHG1400-A/YHG1400-B氧化沟转蝶蝶曝气机55rpm且下游设导导流板时的的整机性能能(安装密度为为4片/m)55rpm且下游设导导流板时的的整机性能能(安装密度为为5片/m)d.正、反转充充氧量及动动力效率的的变化国外公司对对转碟直径径为Φ1380mm、浸没深度度为0.533m、转速为43～55r/min时的性能测测试数据表表明：当旋转过程程中非对称四四棱锥凸块块的垂直面面作为迎水水面，率先先与水下接接触时(下转)，充氧能力力最大；当反转过过程中，四四棱锥凸块块的斜面率率先与水下下接触时(上转)，动力效率率最大。目前还没有有根据转碟碟外形尺寸寸推导计算算转碟轴功功率的理论论公式，轴轴功率多从从试验中获获取数据或或采用类比比法进行计计算。一般般而言，当当转碟浸没没深度一定定时，轴功功率随转速速升高而增增大，两者者成线性变变化关系。。Φ1372转盘充氧能能力与转速速关系曲线线(浸没没深深度度530mm)安徽徽国国祯祯环环保保节节能能科科技技股股份份有有限限公公司司2.立轴轴式表表面面曝曝气气机机为了了弥弥补补转转刷刷式式表表面面曝曝气气氧氧化化沟沟工工艺艺的的技技术术弱弱点点，20世纪纪60年代代末末，，荷兰兰DHV公司司开发发了了立立轴轴式式低低速速表表面面曝曝气气机机，，将将其其安安装装在在氧氧化化沟沟中中心心隔隔墙墙的的末末端端。。利利用用产产生生的的径径流流作作动动力力来来推推动动沟沟渠渠中中的的液液体体，，形形成成靠靠近近曝曝气气机机下下游游的的富富氧氧区区和和曝曝气气机机上上游游及及外外环环的的缺缺氧氧区区。。除此此之之外外，，立立轴轴式式表表面面曝曝气气机机还还被被用用于于圆圆形形完完全全混混合合式式曝曝气气池池、、纯纯氧氧曝曝气气池池、、SBR反应应池池、、好好氧氧曝曝气气塘塘以以及及兼兼性性曝曝气气塘塘等等场场合合。。立轴轴式式表表面面曝曝气气机机主主要要有有固固定定式式和和浮浮筒筒式式两两种种。固固定定式式有有很很多多规规格格品品种种，，其其机机械械传传动动部部分分大大致致相相同同，，主要要区区别别在在于于曝曝气气叶叶轮轮的的结结构构形形式式上上，，有有泵泵型型叶叶轮轮、、倒倒伞伞型型、、K型叶轮、平板板型叶轮等。。代表性讲述(1)浮筒式立轴表表面曝气机浮筒式立轴表表面曝气机整整体安装在浮浮筒上，用钢钢绳固定于水水中，用防水水电缆接电，，可在一定范范围内移动。。安徽国祯环保保节能科技股股份有限公司司FBS型浮式双吸立立轴表面曝气气机FBJ型悬浮表面曝曝气机FBJ型悬浮表面曝曝气机、由电电机、浮筒、、主流筒、叶叶轮、稳定器器等部件组成成，整机悬浮浮于曝气池水水面上。电机为特殊设设计，防护等等级为IP55，内部轴承为为进口高精度度轴承，承受受轴向和径向向力为3000N。曝气机叶轮轮为不锈钢精精密铸造而成成，设计新颖颖，具有良好好的耐蚀性。。(2)泵型叶轮立轴轴表面曝气机机①结构分类由电动机、联联轴器、减速速箱、叶轮升升降装置、泵泵型叶轮等组组成，按其输输出轴的位置置分卧式安装装与立式安装装两类。卧式安装：电动机转轴轴轴线呈水平平状，其减速速箱输入轴线线与输出轴线线夹角呈90°，采用螺旋锥锥齿轮、圆柱柱齿轮二级传传动；叶轮升降装置置装于减速箱箱侧面，通过过调节手轮，，带动齿轮和和蜗轮二级传传动，使轴套套上的齿条上上下移动，从而调节叶叶轮的浸没深深度。立式安装：电动机转轴轴轴线呈铅垂垂状，其减速速箱输入轴线线与输出轴线线在同一轴线线上，采用圆圆柱斜齿轮三三级传动；采用平板式式叶轮升降装装置，通过螺螺杆调节升降降平台来调节节叶轮浸没深深度。②叶轮结构与与作用原理泵型叶轮一般般由平板、叶叶片、上压罩罩、下压罩、、导流锥和进进水口等构成成。泵型叶轮充氧氧量及动力效效率较高，提提升能力强，，但制造稍复复杂，且易被被堵塞。运转转时应保证叶叶轮有一定的的浸没度，浸浸没度过深要要影响充氧量量，而过浅则则容易引起叶叶轮脱水，使使运转不稳定定，一般浸没没40mm为宜。此外，叶轮不不能反转，反反转会使充氧氧量下降。工作时，浸没没在水面下的的泵型叶轮通通过水跃、负负压区吸氧、、液面更新三三个作用，对对污水、污泥泥进行充氧及及混合。在转动叶轮叶叶片的强力推推进作用下，，水呈水幕状自自轮缘喷出，，形成水跃，裹进大量空空气，空气中中的氧气迅速速溶于水中。。污水快速流经经叶轮内部的的导流锥顶时，，产生负压区区，从引气孔中中吸入空气，，进一步提高高了充氧量，，并降低了能能耗。由于叶轮的喷喷水和吸水作作用，水体呈螺旋状状快速上下循循环，不断进进行液面更新新，缺氧的污水大大面积与空气气接触，从而而高速高效地地吸氧。书中P230充氧量轴轴功率图图④设计与选型型原则叶轮直径与曝曝气池直径或或正方形边长长之比应在1/4.5～1/7.5之间，与曝气气池水深之比比应在1/2.5～1/4.5之间。当叶轮轮直径与曝气气池水深之比比<1/3.5时，应考虑设设置导流筒，，以保证曝气气液体完全混混合，有利于于提高处理效效果。否则不不必设置导流流筒，以免增增加功率消耗耗。泵型叶叶轮立立轴表表面曝曝气机机按叶叶轮直直径(mm)分为400、500、760、1000、1240、1500、1720、1930、2150等规格格。叶叶轮叶叶片数数过少少、过过多都都会影影响充充氧，，一般般叶片片数以以保持持叶片片外缘缘间距距250mm左右为为宜。。(3)倒伞型型叶轮轮表面面曝气气机①总体体构成成与分分类倒伞型型(inverted-coneimpeller，又称称辛姆姆卡型型)表面曝曝气机机为垂垂直轴轴低速速曝气气机，，主要要由电电机、、联轴轴器、、减速速器、、叶轮轮升降降装置置、倒倒伞型型叶轮轮等部部分组组成，，总体体结构构分类类与泵泵型叶叶轮表表面曝曝气机机类似似。多用于于Carrousel氧化沟沟。②叶轮轮结构构叶轮为为倒伞伞状、、螺旋旋式或或直式式叶片片结构构。直直立在在倒置置浅锥锥体外外侧的的叶片片，自自轴伸伸顶端端的外外缘以以切线线方向向对周周边放放射，，其尾尾端均均布在在圆锥锥体边边缘水水平板板上，，并外外伸一一小段段，与与轴垂垂直。。叶轮轮一般般采用用低碳碳钢制制作，，表面面涂防防腐涂涂料；；当应应用于于腐蚀蚀性较较强的的污水水中时时，可可采用用耐腐腐蚀金金属制制造。。倒伞型型表曝曝机按按叶轮轮直径径(mm)分为600、1200、1650、2250、2550、2850、3000、3250、3500、3750、4000等规格格。倒伞型型叶轮轮的作作用原原理与与泵型型叶轮轮基本本类似似，这这里不不再赘赘述。。(4)K型叶轮轮表面面曝气气机K型曝气气叶轮轮主要要由后后轮盘盘、叶叶片、、盖板板和法法兰组组成。。后轮盘盘近似似于圆圆锥体体，锥锥体上上的母母线呈呈流线线型，，与若若干双双曲率率叶片片相交交成水水流通通道。。通道道从始始端至至末端端旋转转90ºº。后轮轮盘端端部外外缘与与盖板板相接接，盖盖板大大于后后轮盘盘及叶叶片，，其外外伸部部分与与后轮轮盘出出水端端构成成压水水罩，，无前前轮盘盘。K型叶轮轮的叶叶片数数目随随叶轮轮直径径大小小而异异，叶叶轮直直径越越大则则叶片片数越越多。。根据高高效率率离心心式泵泵最佳佳叶片片数目目的理理论公公式，，l000mm叶轮的的较佳佳叶片片数为为20～30片。(5)纯氧曝曝气机机纯氧曝曝气机机的减速速机选选用摆摆线针针轮减减速机机，减减速比比大，，传功功效率率高，，运转转可靠靠。减减速机机输出出轴的的密封封结构构设计计新颖颖，实实用性性强。。曝气机机设计计为皇皇冠火火巨型型，采用了了防腐腐性能能优异异的新新型复复合材材料，，借助先先进的的红外外分光光光度度计和和差热热扫描描分析析，并并通过过机械械性能能、防防腐性性能、、耐水水性能能试验验。可可根据据用户户需求求配备备变频频调速速器，，调节节曝气气头转转速，，实现现无级级调速速。三、表表面机机械曝曝气系系统的的设计计表面机机械曝曝气系系统一一般由由电动动机、、机械械传动动部分分和曝曝气部部分组组成，，系统统设计计应保保证曝曝气机机在正正常情情况下下连续续安全全运转转，满满足污污水处处理对对需氧氧量、、转速速和浸浸没深深度调调节的的要求求；同同时要要求曝曝气机机的传传动效效率高高，以以降低低污水水处理理的耗耗电量量。1.表面机械曝曝气设设备选选型表面机机械曝曝气设设备的的选型型首先先应该该满足足具体体工艺艺的要要求。。例如如，Orbal氧化沟沟常常常采用用水平平轴式式表面面曝气气机，，Carrousel氧化沟沟、合合建式式完全全混合合曝气气沉淀淀池常常常采采用立立轴式式表面面曝气气机。。对于水水平轴轴式表表面曝曝气机机，曝曝气转转刷的的浸没没深度度一般般为250～300mm，曝气气转碟碟的浸浸没深深度一一般为为480～530mm，对应应Orbal氧化沟沟的水水深一一般为为3.0～3.6m。可以以根据据不同同厂家家水平平轴式式表面面曝气气机的的特性性曲线线，进进行相相关的的设备备选型型。对于立轴轴式表面面曝气机机应依据据叶轮的的吸氧率率(15％～25％)、动力效效率[2.5～3.5kgO2/(kW·h)]和加工条条件等因因素选择择曝气叶叶轮的形形式，叶叶轮直径径的选择择主要依依据曝气气池混合合液的需需氧量和和曝气池池结构。。然后直直接根据据性能图图表与充充氧量的的对应关关系，来来确定表表面机械械曝气设设备的具具体型号号。2.传动设计计根据曝气气池或氧氧化沟对对表面曝曝气机的的运行要要求，转转速调节节有无级级调速、、有级调调速和定定速三种种。无级级调速适适用于污污水处理理要求较较高，水水质水量量不稳定定的场合合；有级级调速时时曝气机机按几个个固定转转速运转转，适用用于污水水处理要要求稍低低的条件件；定速速即指曝曝气机只只能以一一种速度度运转，，用于污污水处理理比较成成熟及负负荷条件件较稳定定的情况况。(1)电动机选选择(2)机械传动动装置①减速器②立轴式表表面曝气气机叶轮轮轴的连连接设计计(3)水平轴式式表面曝曝气机传传动轴的的设计：：轴的强强度计算算、轴的的刚度计计算、联联轴器的的选择、、支撑轴轴承的选选择与校校核P246随着氧化化沟工艺艺对曝气气设备的的要求越越来越高高，以及及能源的的