曝气设备的选型与维护（环保设备课件）

曝气设备的选型与维护

曝气设备基础知识

曝气设备的类型教学内容、目的1.教学内容

环境设施运行与维护岗位、环境工程设计岗位、环境产品销售维护等岗位都涉及曝气设备，本子任务主要介绍曝气设备的功用、曝气设备的类型、曝气设备工作过程、曝气设备的性能参数以及常见曝气设备的结构组成、性能特点。2.教学内容

1）知识目标2）技能目标3）素质态度要求曝气作用、曝气的原理与过程、曝气方式分类、曝气设备类型与分类

了解曝气的作用、原理与过程掌握曝气方式分类及设备类型熟悉鼓风曝气装置组成及各组成作用态度端正，积极主动学习，积极和教师和同学教学交流遇到的疑问和学习心得。一、曝气设备概述定义：曝气系统，又称为空气扩散系统，是活性污泥处理系统的重要设备，也是活性污泥法设计中的重要组成部分。作用：将鼓风机输送来的压缩空气，通过管道系统进入空气扩散装置，利用空气扩散装置将空气粉碎成大小不一的气泡，气泡在上升的过程中将部分氧气转移到水中。曝气装置的分类：按曝气方式可以将其分为鼓风曝气装置和表面（机械）曝气装置两大类。内容引入一．曝气设备类型曝气设备种类繁多，根据结构形式可分为鼓风曝气设备和机械曝气设备两大类。（1）鼓风曝气设备主要由供气设备、气泡扩散设备和连接管道三部分组成。鼓风曝气空气净化器

鼓风机空气输配管系统

扩散器鼓风机供应压缩空气

风量要满足生化反应所需的氧量和能保持混合液悬浮固体呈悬浮状态。

风压要满足克服管道系统和扩散器的摩阻损耗以及扩散器上部的静水压。罗茨鼓风机：适用于中小型污水厂，噪声大，必须采取消音、隔音措施。离心式鼓风机：噪声小，效率高，适用于大中型污水厂空气净化器的目的是改善整个曝气系统的运行状态和防止扩散器阻塞。鼓风曝气空气净化器

鼓风机

扩散器空气输配管道系统其作用负责将空气输送到空气扩散器。要求沿程阻力损失小,曝气设备各点压力均衡,空气干管和支管流速符合设计要求，配备必要的手动阀和电动调节阀门。二、曝气器简介气泡扩散设备按其空气扩散方式和形成气泡大小来分，可分为多孔性和非多孔性两种扩散设备。①多孔性扩散设备。包括微孔曝气器、微孔陶瓷曝气管、弹性曝气软管。②非多孔性扩散设备包括穿孔管、圆形扩散盘、喷嘴扩散管（射流曝气器）等。

鼓风曝气空气净化器

鼓风机

扩散器

扩散器的作用是将空气分散成空气泡,增大空气和混合液之间的接触界面，把空气中的氧溶解于水中。空气输配管系统微气泡扩散器小气泡扩散器中气泡扩散器扩散器的类型微孔曝气头a.微气泡空气扩散装置材料：由多孔性透气材料（陶粒、粗瓷、氧化铝、氧化硅或尼龙等）制成的扩散板、扩散盘和扩散管等；主要性能特点：能产生微小气泡，形成的气泡直径在0.2mm以下（在200

m以下者，为微孔），气、液接触面大，氧利用率高：EA≥10%，EP=2kgO2/kw.h以上；缺点：易堵塞，扩散阻力大，空气需经空气净化器处理净化。微气泡空气扩散装置结构：扩散板：扩散板沟a；扩散板匣b扩散管固定式平板型微孔空气扩散器固定式钟罩型微孔空气扩散器膜片式微孔空气扩散器扩散板扩散管扩散管：扩散管管径一般为60~100mm，长度为500~600mm。以组装形式安装，以8~12根管组装成一个管组，便于安装维修，布置形式如同扩散板。氧利用率约10~13%，动力效率为2

kgO2/kw.h。b.中气泡型空气扩散装置穿孔管组成管径25

50mm的钢管或塑料管制成；在管下部两侧呈45

开孔，孔眼直径3

5mm，气泡直径为2~6mm，间距50~100mm；为了避免孔眼阻塞，穿孔管孔眼的流速应≥10m/s。优点不易堵塞，构造简单，阻力小；氧利用率（EA）低，一般为6~8

%

（4

6%排水）；动力效率（EP）亦低，可达1

2kgO2/kw.h；应用穿孔管扩散器多组装成栅格型，一般多用于浅层曝气法，浅层曝气可节省动力消耗，氧利用率只有2.5%，动力效率可达2kgO2/kw.h。b.中气泡型空气扩散装置新型中气泡型空气扩散装置特点：不易堵塞，布气均匀，空气不需过滤处理；氧利用率较高，动力效率也高；构造简单，维护管理方便；应用：WM-180型网状膜空气扩散装置（代表性产品）空气通过两次切割，形成微小气泡；动力效率为2.7

3.7kgO2/kw.h；氧利用率为12

15%；单个扩散器的服务面积为0.5m2左右。c.大气泡型空气扩散装置特点：释放气泡直径大于6mm，常用竖管。竖管直径15~20mm，出口离池底15cm。构造简单，阻力损失小，不阻塞，但氧利用率低，在5%~6%之间，动力效率约1kgO2/kw.h。d.水力剪切型空气扩散装置原理：利用装置本身产生水力剪切作用的构造特点，将大气泡切割成小气泡，增加气、液接触面积，达到提高效率的目的。倒盆形曝气器

空气由上部进入，由壳体和橡胶板之间的缝隙向四周喷出，由于水力剪切作用，气泡变小；停止曝气时，借助橡胶板的回弹力，缝隙自动封闭，可以防止混合液倒灌。EA=6.5~8.8%，Ep=1.75~2.88kgO2/kw.h固定螺旋曝气器

工作过程：由圆形外壳和固定在内部的螺旋叶片组成，每个螺旋叶片的旋转角为180

，相邻叶片的旋转方向相反；空气由底部进入，向上流动，产生提升作用，使混合液循环流动；空气泡在上升过程中，被叶片反复切割，形成小气泡；特点：阻力小，搅拌力强，EA（8

10%）；分为单螺旋、双螺旋、三螺旋等。e.水力冲击式（射流式）曝气器分类：自吸式和供气式原理：利用水泵射入的高速混合液水流，形成负压吸入大量空气，空气和混合液在喉管中强烈搅动，使气泡粉碎，继而在扩散管内，细微气泡进一步压缩，氧迅速转移到混合液中。EA=20%以上，但动力效率不高;特点：

噪音小，无需鼓风机房；一般适用于小规模污水厂。三、常见曝气器介绍

3.1曝气器分类活动式安装曝气器需要更换或检修时，可用提升机或人工将曝气器从水中提升出来，在池面进行施工检修，不影响同池其他曝气器的工作，不需要停池净水，检修成本低，工作量少。

固定式安装曝气器，一经安装完成后，便不可以移动，如果某间曝气池曝气器需要检修，就必须停止该池的运行，并且将池内的污水和淤泥等杂物清除后，方可施工，检修成本较高。

3.2不同工作原理的曝气器介绍曝气产品的配套设备主要是管路和管路配件.主要介绍鼓风曝气系统中孔式曝气器及配套产品。鼓风曝气系统指由风机、管路、曝气器、管路配件组成的系统。曝气器有：有微孔式、中大气泡式、可张中微孔式。微孔曝气器：空气通过多孔介质，在水中产生气泡直径小于3mm的高效曝气器。中大气泡曝气器：空气通过曝气器在水中产生直径大于3mm以上的曝气器。可张中微孔曝气器：空气通过具有弹性材质的微孔曝气器或软管时，其上孔缝张开，停止供气时孔缝闭合的一种曝气器。243.2.1微孔曝气器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(现今主要是盘式）和膜式（包括盘式和管式）曝气器；各有优点利弊，不过膜式是绝对的主流，刚玉、陶瓷在国外已经使用得越来越少了。陶瓷、刚玉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。253.2.1.1刚玉陶瓷曝气器刚玉陶瓷曝气器的缺点是阻力损失升高较快，氧利用率一般，易结垢；系统需设置清洗和排污装置最大缺点是孔隙会结垢。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。优点：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。

26刚玉陶瓷适用介质较复杂的工业或城市污水从传氧效率上说，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；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，27刚玉曝气盘刚玉或粗瓷微孔曝气器，这种曝气器在烧结过程中产生许多极微小的孔隙，它的主要特点是能产生微小的气泡，气泡直径约0.1～0.2mm。由于没有橡胶膜片的止回作用，在配气管的端部设置气压排水，以排除管内积水。

以上两种曝气器要求的压缩空气进行过滤，根据CJJ60-94《城市污水处理厂运行、维护及其安全技术规程》，空气含尘量应小于15mg/1000m3，一般采用的自动卷绕式空气过滤器，此过滤器是以化纤卷材为过滤介质。

3.2.1.2膜式微孔曝气器膜式微孔曝气器，结构基本是比较简单的。里面一个支撑盘（或管），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，一般有螺纹连接和鞍座连接两种。膜式曝气器最核心部分是曝气膜；有两个关键点：打孔方式、材质。29膜片式微孔曝气器图4—15膜片式微孔曝气器1-微孔合成橡胶膜片2-不锈钢丝箍3-底座4-微孔合成橡胶膜片5-通气孔6-垫圈7-安装接头a、打孔方式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。（SSI采用特殊形状刀具由内而外的在盘式膜片上打孔，使膜片的孔最小）好的膜片都采用机械打孔的方式。31b、膜的材质最常用是EPDM（三元乙丙橡胶），EPDM耐温是176℃以下。与酮和酯相较之下EPDM有极好的抗臭氧性抗化性，但较无法抗脂肪族。温度90℃；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。还有一种就是硅橡胶，耐温也要广一点，是-65℃～232℃。从客观科学规律上说，硅橡胶材质曝气器的性能绝对比不上EPDM。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。硅橡胶的主要外来危害，是酸类。一般EPDM不能用的时候，可以考虑用硅橡胶或者氟橡胶。

32氟橡胶（FPM）：是含有氟原子的合成橡胶，是特种橡胶。氟橡胶具有耐高温、耐油及耐多种化学药品侵蚀的特性；对各种化学品、溶剂、油脂、润滑油等具有广泛的耐受性，被公认为一种性能优异的材料，缺点就是价格昂贵。氟化橡胶；在橡胶类中是抗化性最好的，对强氧化酸如：浓缩硫酸、硝酸等有相当好的抗化性，除此之外FPM对脂肪族、芳香族和油类也有相当好的抗化性；但会被酮、氨以及浓缩氢氧化钠所腐蚀。温度150℃；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。33c、膜片的加工工艺膜的加工工艺通常有：压膜、注塑两种。SSI采用的膜片主要是压膜膜片压膜与注塑的区别：1）压膜的膜片具有均衡的比重和均衡的抗撕裂强度，压膜的抗撕裂是多方向的，且表面很光滑；2）注塑的膜片具有纹路，其抗撕裂是单向的，且表面式有弧度的。目前在国内的品牌中，使用压膜膜片的厂家还有：威德34d、盘式和管式曝气器的比较盘式使用得较早，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：1）存在曝气死区（简单分析，整个盘底都是），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（据老外说是他们在美国的两个类似的SBR工艺中对比，结合计算得出的结论）。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。曝气系统的压损，主要来自水深的压力（一般5～6米的水深），管道压损和那1000pa差异（设计中已经被平衡了的），几乎可以忽略。35管式曝气的优势与盘式相比，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（这个范围可以不打孔的），稍稍往边一点弧度就增大，泥就无法沉在上面。再次启动的时候，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（有数据验证表明，同等水深海拔气温条件下，如果一般的管式在清水中的理论传氧效率能选取30～32％，盘式就能达33％），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。

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膜片盘式微孔曝气器

膜片管式微孔曝气器

膜片板式微孔曝气器

3.2.1.3球冠形可张微孔曝气器

1）球冠形可张微孔曝气器的结构与工作原理球冠形可张微孔曝气器主要由曝气膜片、支撑托盘、螺旋压盖、螺纹接嘴等部件组成。组装时只要将橡胶膜片套在支撑托盘上，用螺旋压盖拧紧即可。球冠形可张微孔曝气器工作时，空气由布气管经支撑托盘通气道进入曝气膜片间。在空气压力作用下，使膜片微微鼓起，孔眼张开，在水中可产生直径小于3mm的微气泡。停止供气时，由于膜片和托盘之间压力渐渐下降，以及水压和膜片本身的回弹性作用，使孔眼逐渐闭合，将膜片压实于支撑托盘上。

2）球冠形可张微孔曝气器的特点(1)防堵、防倒灌性好。(2)膜片抗撕裂性强。(3)布气均匀，节能高效，球冠形曝气器表面积较平板式相对增大，气泡小，布气均匀，充氧效率高，处理效果好。(4)耐老化，抗腐蚀。(5)阻力损失小。

橡胶膜片微孔曝气器概况：（1）、国内膜片寿命短一般寿命不超过5年，国外膜片正常使用寿命可达5～8年甚至更长时间。（2）、国内膜片单一，基本为EPDM膜，即三元乙丙橡胶。发达国家EPDM膜只推荐用于市政污水，硅橡胶膜片推荐用于含油污水，氨基甲酸脂膜片推荐用于化工污水等等。（3）、国内膜片质量差，在正常使用下可能发生不可逆形变，造成曝气系统损坏。（4）、曝气器的抗浮要求问题，曝气器锚固力不足造成上浮事故，都有发生。

自动卷绕式空气过滤器

3.3、水力剪切式空气扩散装置利用装置本身的构造特征，产生水力剪切作用，在空气从装置吹出之前，将大气泡切割成小气泡。

3.4、水力冲击式空气扩散器射流式空气扩散装置，是利用水泵打入的泥、水混合液的高速水流的动能，吸入大量空气，泥、水、气混合液在喉管中强烈混合搅动，使气泡粉碎成雾状，继而在扩散管内，由于速头变成压头，微细气泡进一步压缩，氧迅速地转移到混合液中，从而强化了氧的转移过程。

3.5、水下空气扩散器又称为水下曝气气器。装置安装在曝气池底部的中央部位。由空压机送入空气，在叶轮的剪切及强烈的紊流作用下，空气被切割成微细的气泡，并按放射方向向水中分布。由于紊流强烈、气液接触充分，气泡分散良好，氧转移效率高。

四、曝气器应用实例

4.1、悬挂链式曝气器

4.2、单孔膜空气扩散器

4.3、曝气软管

4.4、供气式射流曝气器

4.5、摇臂微孔曝气器

4.1、悬挂链式曝气器悬挂链式曝气装置将曝气器悬挂在浮筒链下，浮筒链横跨一体化曝气池两岸，每条链可在一定区域运动，不会对局部水体产生过量曝气，避免了固定曝气器的区域不饱和和过饱和的现象，因此氧利用率高、理论动力效率高。曝气器的波动使其服务面积增大；同时悬挂式微孔曝气系统没有水下固定部件，维修时不用排干池中的水，乘小船将其捞出水面进行维修和更换。

悬挂链式曝气工艺的实现是曝气池中通过一定间隔时间自动开关曝气链上的气动阀门，在曝气池中交替形成数个好氧段和兼氧段，形成多个交替硝化区、反硝化区，利用硝化菌和反硝化菌，来达到脱氮的目的。

4.2、单孔膜空气扩散器单孔膜空气扩散器由于半圆形管夹的正中位置向上设有防止滤料堆压膜片的筒形出气口，所以空气扩散器能直接设置在滤料层中，在其四周有滤料堆压的情况下也能使起布气作用的橡胶膜片正常工作，且不易被滤料堵塞膜片上的布气孔眼并且释放的空气泡细而密，气泡分布范围大。

4.3、曝气软管可变孔曝气软管由加强聚氯乙烯和橡胶合成,内衬化学纤维网线,耐酸、碱腐蚀,耐压强度高。在通气后鼓起，压缩空气通过软管上小孔形成气泡（1-5mm），对水进行充氧。

在射流曝气器内，工作介质经内喷嘴高速喷射，穿过外喷嘴前与引射介质接触，卷吸、切割、分散、溶解引射介质，引射介质中的氧快速溶入工作介质，同时形成气液混合物。

4.4、供气式射流曝气器

射流曝气器带有冲洗装置是很有用的，可以免除因堵塞而需放空池进行检修。冲洗能清通堵塞的曝气器喷嘴。它的本质和空气提升泵相似。

4.5、摇臂微孔曝气器

摇臂微孔曝气器为可活动式安装，当曝气器需要更换或检修时，可用提升机将曝气器从水中出来，在池面进行施工检修，不影响同池其他曝气器的工作，不需要停池净水，检修成本低，工作量少。

摇臂式微孔曝气器的失效形式主要有以下3种：①钢制布气管生锈后产生氧化铁以及污水和空气中的杂物会造成曝气管内堵，曝气管内气流分布不均匀，使曝气管抖动，而产生疲劳损坏；②曝气管安装在管接头上，在曝气管抖动和污水腐蚀的双重作用下，管接头易从根部折断，污水的腐蚀还会造成布气管壁减薄穿孔；③水下摇臂活动关节长期浸泡在水中，可能会因为生锈等原­因而无法转动，从而使得曝气器不能正常提升到水面。

可提升管式曝气器

五、机械曝气简介机械曝气：借助机械设备(如叶片、叶轮等)使活性污泥法曝气池中废水和污泥充分混合，并使混合液液面不断更新与空气接触，来增加水中的溶解氧的方法。借助于叶片、叶轮、喷洒器或涡轮装置的机械作用使大气中的氧进入液体。5.1、机械曝气原理水跃——曝气机转动时，表面的混合液不断地从周边被抛向四周，形成水跃，液面被强烈搅动而卷入空气；提升——曝气机具有提升作用，使混合液连续地上下循环流动，不断更新气液接触界面，强化气、液接触；负压吸气——曝气器的转动，使其在一定部位形成负压区，而从空气中吸入氧气。目前广泛采用的曝气机主要有表面曝气机和浸没式涡轮曝气机两类。这种曝气方法设备简单，维护管理方便，常用于较小的曝气池。另外，它也可指借助机械设备对水体进行曝气，使空气进入水体中,此种设备主要有曝气鼓风机配套专用曝气头及连接管道组成的机械曝气装置。表面曝气装置的分类：竖轴式表面曝气装置横轴式表面曝气装置5.2机械曝气装置

——又称表面曝气装置曝气转刷盘片机械曝气卧式转刷曝气器卧式曝气转盘卧式立式竖轴式机械曝气装置泵型叶轮曝气器K型叶轮曝气器倒伞型叶轮曝气器平板型叶轮曝气器K型叶轮曝气器特点：最大叶轮可达4米，叶轮边缘的最大线速度可达4.5~6m/s，转速一般在20~110r/min，Ep为2~3kgO2/kw.h卧轴式机械曝气装置主要有曝气转刷和曝气转盘，也称曝气转碟；主要应用于氧化沟（活性污泥法的变形工艺）；调节方便、维护简易、动力效率较高。曝气设备选型与维护

曝气设备选型与维护

曝气设备的维护教学内容、目的1.教学内容环境设施运行与维护岗位、环境工程设计岗位、环境产品销售维护等岗位都涉及曝气设备，本子任务主要介绍曝气设备的功用、曝气设备的类型、曝气设备工作过程、曝气设备的性能参数以及常见曝气设备的结构组成、性能特点、选型级维护。2.教学内容

1）知识目标2）技能目标会进行曝气设备运行维护会对常用故障判断与维护3）素质态度要求。曝气设备的运行维护简单故障判断与维护说明态度端正，积极主动学习，积极和教师和同学教学交流遇到的疑问和学习心得。

调试检验的方法(1)管道。池底支干管采用钢管(或塑料管)规格由设计气量大小决定，每个分叉点以50mm外螺纹短管与通气螺杆连接。(2)微孔曝气器均匀布置于曝气池底部，一般曝气器的表面距池底为250mm或配气管和中心线距池l00mm，对于推流式曝气池大多采用渐减曝气方式，可分为50％，27％，23％三段布置。这种布置方式能使系统进一步达到优化运行。(3)安装曝气器时，全池内的曝气器的表面高差不应超过30mm。(4)安装完成后，必须进行清水调平，通气检查，如有曝气器出现漏气应及时拧紧或更换，合格后方可放水运行。内容引入一.曝气设备的运行维护（1）鼓风曝气设备①多孔性扩散设备安装或检修完成后，运行前在曝气池内放入清水，水面至设备顶部约300～500mm，通气检查设备高度是否在同一水平面上，可适当进行调整，检查所有管道和接口、接头，各密封处是否漏气，气泡是否均匀。②射流曝气设备由循环水泵、射流器以及水下导流管构成。射流曝气设备能自行吸入空气，一般不需要空气压缩机供气。（2）机械曝气设备①水平轴曝气机在起动前，检查减速箱内的润滑油，检查托架轴承和减速箱输出轴的密封处，确认有新鲜的润滑脂溢出；检查各部分螺栓、连接件是否松动，有松动的要加以紧固。②垂直轴曝气机在起动前，检查减速箱内油位是否合适。油位应检查两处减速箱侧面的油标内显示的油位应在油标的1/2以上。

1．空气扩散器的维护和管理

污水处理厂采用的曝气设备多种多样，但绝大多数处理厂，尤其新建厂经常采用主要有三类：陶瓷微孔扩散器、橡胶膜微孔扩散器和曝气转刷。前两类为鼓风曝气设备，也称为曝气头，也是活性污泥工艺最常用的曝气装置。曝气转刷为表曝设备，主要用于氧化沟。

(1)微孔扩散器的堵塞问题及判断

扩散器的堵塞是指一些颗粒物质干扰气体穿过扩散器而造成的氧转移性能的下降。美国提出一个衡量堵塞程度的指标，叫做堵塞系数，用F表示oF是指扩散器运行一年后实际氧转移效率与运行初始的氧转移效率之比。无堵塞的扩散器的F值应为1.O，堵塞的扩散器的F值小于1.O，但经过有效清洗后，F值可恢复到1.O。若陶瓷扩散器的F<0.7，即运行一年之后扩散器充氧性能指标降为原来的70%，则视为较为严重堵塞；F值在0.7一0.9之间则为中等程度堵塞；F>0.9为轻度堵塞。按照堵塞原因，堵塞又可分为两类：内堵和外堵。内堵也称为气相堵塞，堵塞物主要来源于过滤空气中遗留的砂尘、鼓风机泄漏的油污、空气干管的锈蚀物、池内空气支管破裂后进入的固体物质。外堵也称为液相堵塞，堵塞物主要来源于污水中悬浮固体在扩散器上沉积，微生物附着在扩散器表面生长，形成生物垢，以及微生物生长过程中包埋的一些无机物质。

大多数堵塞是日积月累形成的，因此应经常观察，观察与判断堵塞的方法：

①定期核算能耗并测量混合液的DO值。若设有DO控制系统，在DO恒定的条件下，能耗升高，则说明扩散器已堵塞。若没有DO控制系统，在曝气量不变的条件下，DO降低，说明扩散器已堵塞。

②定期观测曝气池表面逸出的气泡的大小。如果发现逸出气泡尺寸增大或气泡结群，说明扩散器已经堵塞。

③在曝气池最易发生扩散器堵塞的位置设置可移动式扩散器，使其工况与正常扩散器完全一致，定期取出检查测试是否堵塞。

④在现场最易堵塞的扩散器上设压力计，在线测试扩散器本身的压力损失，也称之为湿式压力DWPoDWP增大，说明扩散器已经堵塞。

(2)微孔扩散器的清洗方法

扩散器堵塞以后，应及时安排清洗计划，根据堵塞程度确定清洗方法。清洗方法有三类：①是在清洗车间进行清洗，包括回炉火化、磷硅酸盐冲洗、酸洗、洗涤剂冲洗、高压水冲洗等方法；②是停止运行，在池内清洗，包括酸洗、碱洗、水冲、气冲、氯冲、汽油冲、超声波清洗等方法；③是不拆扩散器，也不停止运行，在工作状态下清洗，包括向供气管道内注入酸气或酸液、增压冲吹等方法。第二类是最常用的方法。

美国常采用标准清洗方法，首先将曝气池停水并泄空，用415kPa以上的水压喷射冲洗，然后用10%~22%的盐酸在扩散器上均匀喷洒酸雾，半小时后再用水冲洗。国外有的处理厂采用超声波清洗，将曝气池放空，注入清水，深度至淹没扩散器即可，并向清水中加入洗涤剂，再用25千兆的超声波器激励，以便充分洗涤污染物。

解决内堵主要采用向空气管内注入酸液或酸气的方法。可采用盐酸，也可采用羧酸类甲酸或乙酸。能有效去除Fe(OH)3、CACC03、MgC03等气相堵塞物，但对灰尘的去除效果不大。解决灰尘堵塞的根本方法是对空气进行有效的过滤。

2．空气管道的维护和管理

压缩空气管道的常见故障有以下两类：①管道系统漏气。产生漏气的原因往往是选用材料质量或安装质量不好，或管路破裂等；②管道堵塞。管道堵塞表现在送气压力、风量不足，压降太大，引起原因一般是管道内的杂质或填料脱落，阀门损坏，管内有水冻结。

排除办法是：修补或更换损坏管段及管件，清除管内杂质，检修阀门，排除管道内积水。在运行中应特别注意及时排水。空气管路系统内的积水主要是鼓风机送出的热空气遇到冷形成的凝水，因此不同季节形成的冷凝水量是不同的。冬季的水量较多，应增加排放次数。排除的冷凝水应是清洁的，如发现有油花，应立即检查鼓风机是否漏油；如发现有污浊，应立即检查池内管线是否破裂导致混合液进入管路系统。3．鼓风机的运行维护

鼓风机运行时，定期检查鼓风机进、排气的压力与温度，冷却用水或油的液位、压力与温度，空气过滤器的压差等，定期清洗检查空气过滤器。做好日常读表记录，进行分析对比。

注意进气温度对鼓风机（离心式）运行工况的影响，如排气容积流量、运行负荷与功率、喘振的可能性等，及时调整进口导叶或蝶阀的节流装置，克服进气温度变化对容积流量与运行负荷的影响，使鼓风机安全稳定运行。经常注意并定期测听机组运行的声音和轴承的振动。严禁离心鼓风机组在喘振区运行。

鼓风机运行中发生下列情况之一，应立即停车检查和维护：

①机组突然发生强烈震动或机壳内有刮磨声；②任一轴承处冒出烟雾；③轴承温度忽然升高超过允许值，采取各种措施仍不能降低。4、转刷曝气机的维护图4—14转刷曝气机外形结构1-电机2-转刷3-软轴联轴器4-边轴承5-湿度过滤器转刷曝气机的维护(1)由于转刷曝气机一般都为连续运转，因此要保持其变速箱及轴承的良好润滑，两端轴承要一季度加注润滑脂一次，变速箱至少要每半年打开观察一次，检查齿轮的齿面有无点蚀等痕迹。(2)应及时紧固及更换可能出现松动、位移的刷片。5、转盘曝气机转盘曝气机是在消化吸收国外先进技术的基础上，结合我国特点开发的高效低耗氧化沟曝气装置。主要用于由多个同心沟渠组成的Orbal型氧化沟。具有充氧效率高、动力消耗省、推动能力强、结构简单、安装维护方便等特点。AD型剪切式转盘曝气机主要由电机、减速装置、柔性联轴节、主轴、转盘及轴承和轴承座等部件组成。

二、曝气设备的检修曝气设备是污水生化处理工程中必不可少的设备，其性能的好坏，直接表现为能否提供较充足的溶解氧，是提高生化处理效果及经济效益的关键。常用的曝气设备有转刷曝气机、转盘曝气器、膜片式微孔曝气器等。曝气装置系指曝气过程中的空气扩散装置。常用的扩散装置分微孔气泡、中小气泡、大气泡以及水力剪切型、机械剪切型等。这些曝气器分别采用玻璃钢、热塑性塑料、陶瓷、橡胶和金属材料等制成，其空气转移效率均比穿孔曝气器有很大提高。二、曝气设备的检修

1）鼓风机的拆卸首先，拆卸联轴器的隔套，卸下进气和排气侧连接管，把进(出)口导叶驱动装置与进(出)口导叶杆脱离，拆下螺栓卸下进气机壳(在这种情况下注意一定不要损坏叶轮叶片和进气机壳流道表面)，卸下叶轮，注意不要损坏密封结构部分，然后拆下密封，拆卸齿轮箱箱盖，注意不要损坏轴承表面和密封结构部分，拆卸轴端盖，最后测量轴承和齿轮间隙之后，拆卸高速轴轴承、低速轴轴承和大齿轮轴，并且要用油清洗每个拆下的部件。1、离心鼓风机(单级高速)的检修

2）鼓风机的检查(1)齿轮齿的检查。检查齿轮箱内大小齿轮齿的任何损坏情况。(2)测量增速齿轮的齿隙。(3)清除叶轮灰尘。清理叶轮，在这种情况下，应彻底清除灰尘，以防止其不平衡，并且不要使用钢丝刷或类似物，以避免造成叶轮表面的损坏。(4)叶轮的液体渗透试验。看叶轮上是否有裂纹使用液体渗透试验，尤其要注意叶片根部。(5)除去外部扩压器的灰尘。彻底清除黏结到扩压器上的灰尘，因为它可以伸流量降低。

(6)叶轮周边与进气机壳的间隙检查。组装鼓风机后，用塞尺测量叶轮周边与鼓风机进气机壳之间的间隙。(7)检查轴承的每个孔。拆卸之后，用油进行清洗，并查看轴承内侧的每个孔中有无阻塞物。(8)轴承间隙和磨损情况。在检查轴承过程中，一定不要损坏轴承表面，也不要对轴承做任何改变或调整，因为它是适合于高速旋转的专用型式。(9)对油封、密封和止推面的间隙测量。用塞尺测量油封、密封和止推面的间隙，在安装齿轮箱盖之前进行。(10)用油清洗喷嘴之后，检查喷嘴内有无任何阻塞物。3）轴承的检查小齿轮和大齿轮轴支撑轴承应符合间隙标准而止推轴承应符合间隙和修磨标准。轴承的间隙测量应在鼓风机拆卸和重新组装时进行。4）鼓风机的组装对每个部件进行全面清洗和检查之后，应重新组装鼓风机，鼓风机的重新组装顺序按照拆卸的逆顺序进行，注意以下几点：(1)当泵体装入时，一定要重新装配所有的内件。(2)当安装油封时，一定要注意齿轮箱的顶部和底部不要颠倒。(3)当轴承装入时，应固定每个螺钉和柱销。

(4)在安装轴承箱的上半部过程中，使用起顶螺栓将其装入下半部，不要毁坏油封，止推轴求等部件。(5)当安装齿轮箱盖时，打入定位锥销。(6)当装入叶轮螺母和叶轮键时，调至叶轮表面上的标志。(7)为防止双头螺栓(用于齿轮箱和蜗壳安装)在拆卸时松动，应把防松油漆涂在螺栓亡。(8)在组装时应使用液体密封胶来涂每个安装表面，齿轮箱盖与体的结合部，蜗壳和进气机壳的结合部，泵壳和齿轮箱的结合部，轴端盖和齿轮箱的结合5．大修后的检查(1)检查鼓风机是否有气体泄漏情况鼓风机大修之后，检查鼓风机结合部分和进气/排气联接部分是否漏气。启动鼓风机，用肥皂水做漏泄检查，检查点有蜗壳与进气机壳之间的结合部分、进气机壳进口联接部分及蜗壳出口联接部分。(2)检查齿轮箱的油漏泄情况在鼓风机大修之后如果有漏油情况，检查齿轮箱结合部分，检查点有：齿轮箱盖、体之间的结合部，尤其是要注意密封部分，再有就是泵壳与齿轮箱之间的结合部分。2、风机组运行中的维护(1)要定期检查润滑油的质量，在安装后第一次运行200h后进行换油，被更换的油如果未变质，经过滤机过滤后仍可重新使用，以后每隔30天检查一次，并作一次油样分析，发现变质应立即换油，油号必须符合规定，严禁使用其他牌号的油。(2)应经常检查油箱中的油位，不得低于最低油位线，并要经常检查油压是否保持正常值。(3)应经常检查轴承出口处的油温，应不超过60℃，并根据情况调节油冷却器的冷却水量，使进入轴承前的油温保持在30～40℃之间。

(4)应定期清洗滤油器。(5)经常检查空气过滤器的阻力变化，定期进行清洗和维护，使其保持正常工作。(6)经常注意并定期测听机组运行的声音和轴承的振动。如发现异声或振动加剧，应立即采取措施，必要时应停车检查，找出原因，排除故障。(7)严禁机组在喘振区运行。(8)应按照电机说明书的要求，及时对电机进行检查和维护。鼓风机是采用生物处理法的污水处理装置中极为重要的（关键）设备，装机容量相对较大，维护和检修较为复杂。鼓风机的作用是为生化系统微生物提供溶解氧，鼓风机出现故障停运，在一定程度上都会破坏系统的处理功能，需要一段时间来恢复，停运的时间越长，污水处理功能恢复的时间也就越长，鼓风机长时间不能投入运行，可造成系统需要重新启动，甚至重新培养生物。污水处理装置要根据处理规模的大小选择风机，规模小的可选择罗茨风机，规模大的一般都选择离心风机。现在应用的鼓风机有离心风机和罗茨风机

罗茨风机试车要进行无负荷试车和带负荷试车。无负荷试车在启动前，通过手动盘车，风机应运转灵活。关闭风机出口阀门和入口阀门，启动风机运行，使风机在无阻力情况下运转4h。带负荷试车是打开风机出口阀门及入口阀门，按风机性能逐步升高压力至工作压力，每升一次压力运转2h，总运转时间不小于8h。在试车过程中重点检查的项目有：倾听转子运转的声音是否正常，有无杂音；轴承温度应符合规定，滚动轴承不应大于70℃；轴封装置部位无泄漏；出口温度、风压及电流是否符合规定。在带负荷试车时重点检查下列内容：风压、风量、电流应平稳，符合要求；运转过程中无异常振动、碰撞和研磨声及泄漏现象；轴承进油管中的油压不低于0.05Mpa，鼓风机的支承轴或止推轴承的油温不超过65℃，轴承振动振幅值不大于0.06㎜，轴承或密封处无冒现象；油位下降不低于最低油位线，主油泵温度正常，轴衬温度稳定；鼓风机或电动机的轴向串动小于0.2㎜，试运转时间应不小于8h。风机在试车过程中要注意安全，带负荷试车时要逐步升高压力，直至达到工作压力为止。试车时，一旦发生异常现象，应立即停车处理，待达到安全无误情况下再进行试车。试车启运时，除操作人员外，其他人员应远离，并站在运转设备的轴向位置，以防转动零件飞出伤人，操作人员要距风机2m以上。3、鼓风机的常见故障及原因表4-3鼓风机常见的故障及其原因表4-3鼓风机常见的故障及其原因3、常见曝气产品安装注意事项及简单故障判断与维护说明以下分类介绍曝气产品的常用故障判断与维护说明：AFD盘式/AFT管式/AFC粗气泡式曝气器AR/JA沉水式曝气机SAR表面式曝气机JET射流式曝气装置

100AFD盘式/AFT管式/AFC粗气泡式曝气器异常运行状况可能原因排除方法1.局部区域出现过多的空气量。a.空气管漏气。b.曝气器配件损坏或丢失。a.排出池中的部分水，进入池中有问题的区域，继续通入空气，检查可能存在泄露的管路连接处。b.检察曝气器配件的受损情况，进行必要的维修。2.曝气器曝气幅度降低，鼓风机背压增加。a.曝气器积垢。b.鼓风机风量降低。c.空气总管故障。a.清洁曝气器表面污垢。b.确认鼓风机运行状态及转速。c.检查总管及跌落管上的阀门。3.池内的溶氧值不能满足需求。a.系统负荷增加。b.鼓风机风量降低。c.系统空气量分配不合适。d.系统空气泄漏。a.确定系统负荷。b.确认鼓风机运行状况。c.参考上述第一、第二点故障。101AR/JA沉水式曝气机102AR/JA沉水式曝气机103AR/JA沉水式曝气机104AR/JA沉水式曝气机105曝气设备的选型与维护曝气设备选型与维护

曝气设备的选型教学内容、目的1.教学内容

环境设施运行与维护岗位、环境工程设计岗位、环境产品销售维护等岗位都涉及曝气设备，本子任务主要介绍曝气设备选型与维护。2.教学内容

1）知识目标2）技能目标会进行曝气设备的选型计算3）素质态度要求。曝气设备的选型说明曝气设备的计算原理态度端正，积极主动学习，积极和教师和同学教学交流遇到的疑问和学习心得。内容引入鼓风曝气系统中常用的鼓风机为罗茨鼓风机和离心式风机。罗茨鼓风机在中小型污水厂较为常用，单机风量在80m3/min以下，缺点是噪声大，必须采取消音、隔音措施。当单机风量大于80m3/min时，一般采用离心式鼓风机，噪声较小，效率较高，适用于大中型污水厂。

一般而言，机械曝气常用于曝气池较小的场合，可减少动力消耗，维护管理也较方便。鼓风曝气供应空气的伸缩性较大，曝气效果也较好，一般用于较大的曝气池。对曝气设备的要求：

良好的曝气设备除应当具有较高的动力效率和氧转移效率外，还应尽可能满足下列要求：（a）搅拌均匀；（b）构造简单；（c）能耗少；（d）价格低；（e）性能稳定，故障少；（f）不产生噪音及其它公害；（g）对某些工业废水耐腐蚀性强。衡量曝气设备的技术性能指标

氧的利用率（EA）：又称氧转移效率，是指通过鼓风曝气系统转移到混合液中的氧量占总供氧量的百分比（%）；

充氧能力（R0）：通过表面机械曝气装置在单位时间内转移到混合液中的氧量（kgO2/h）；

动力效率（Ep）：每消耗1度电转移到混合液中的氧量（kgO2/kw.h）。一、曝气系统的选型计算标准氧转移速率——指脱氧清水在20

C和标准大气压条件下测得的氧转移速率，一般以R0表示（kgO2/h）；实际氧转移速率——以城市废水或工业废水（实际水质）为研究对象，按当地实际情况（指水温、气压等）进行测定，所得到的是氧转移速率，以R表示，单位为kgO2/h。即：实际大气压与曝气头安装水深实际水温实际的废水水质

氧的利用率（EA）：又称氧转移效率，是指通过鼓风曝气系统转移到混合液中的氧量占总供氧量的百分比（%）。曝气的原理与过程气泡细胞活性污泥BODDOCO2/H2O空气O221%N279%压力、气量供氧：双膜理论需氧:曝气：供气(实际废水)O2<21%N2=79%DO=1~2mg/L曝气设备：标准状态下供气量、阻力1.鼓风曝气系统中平均饱和溶解氧（ρsm）的计算由于鼓风曝气装置安装在池底，池内的ρs0值以空气扩散装置出口和曝气池表面两处饱和溶解氧浓度的平均值ρsm计算，即：式中：Ot——从曝气池逸出气体中含氧量的百分率，%；EA——氧利用率，是指通过鼓风曝气系统转移到混合液中的氧量占总供氧量的百分比（%），一般在6%

12%之间；P——曝气池水面的大气压力，P＝1.013×105Pa；Pb——安装曝气装置处的绝对压力；H——曝气装置距水面的距离，m。在稳定条件下，曝气池中氧的实际转移速率应等于活性污泥微生物的需氧速率Rr()，即2.氧转移速率和供气量的计算结论：氧的实际转移量等于活性污泥需氧量意义：如果已知活性污泥微生物需氧量O2，也就知道了氧的实际需要的氧转移量。2.1氧转移速率的计算2.1氧转移速率的计算标准条件下，转移到脱氧清水的总氧量（R0）：实际条件下，转移到曝气池的总氧量（R）：（引入各项修正系数：压力、温度、水质），即：2、氧转移速率和供气量的计算：2.1氧转移速率的计算制造商提供的曝气设备的性能参数是在标准条件下测得的，因此以上算得的需氧量O2必须换算成标准条件下（水温20℃，标准大气压的脱氧清水）的需氧量，以进行设备的选定。2.2

供气量的计算式中：EA——氧利用率，通过鼓风曝气系统转移到混合液中的总氧量占供氧量的百分比（%），各种空气扩散装置在标准状态下的EA值，由厂家提供；

S——供氧量，kgO2/h；21%——氧在空气中的百分比；1.43——20

C时氧的容积密度，kg/m3；Gs——供气量，m3/h。2.2供气量的计算对于鼓风曝气系统，各种曝气装置的EA值是制造厂家通过清水试验测出的，随产品向用户提供；

对于机械曝气系统，按求出的R0值，又称为充氧量，其与叶轮直径及其线速度有关，厂家也会向用户提供其设备的R0值。2.3曝气系统设计计算一般步骤A．鼓风曝气系统设计的一般步骤：

计算风量即供气量：

求得需氧量O2根据氧转移速率=需氧速率，则有R=O2

求取标准氧转移速率R0：确定鼓风机的风量2.3曝气系统设计的一般步骤

计算要求的风压（风机出口风压）：根据管路系统的沿程阻力、局部阻力、静水压力再加上一定的余量，得到所要求的最小风压。

根据风量与风压选择合适的鼓风机。B．机械曝气系统设计的一般程序

充氧能力R0的计算：求得需氧量O2R=O2根据R0值选配合适的机械曝气设备。二、曝气产品的选型说明曝气设备的选型主要是根据曝气量来推算的，其中曝气量的计算要根据不同的废水、进水水质、出水水质有不同的要求，具体的算法有公式法（相关书籍都有）、经验法（根据去除的BOD负荷乘以相关系数）等，气水比只能作一个参比，不能作选型参数。曝气器的选择要注意氧利用率、阻力损失、动力效率等。曝气器标准状态充氧性能：指单个曝气器在大气压力为0.1Mpa、水温为20℃时，对清水的充氧性能。首先根据污水性质、环境要求、管理水平、经济核算、工程设计中可选用股份曝气、机械表面曝气、射流曝气等方式，一般选择鼓风曝气，主要是根据客户要求提供相关曝气产品。鼓风曝气器分为微孔曝气器及中大气泡曝气器；大、中型城市污水处理厂宜选择微孔曝气器，接触曝气器氧化法宜选用中大气泡曝气器。1232.1曝气量计算-经验法按去除1公斤BOD需1.2～1.5公斤O2计算已知水量QV(m3/h），曝气池进水BOD量Li（mg/L），曝气池出水BOD量Le（mg/L）；空气中氧的重量为:0.233kgO2/kg空气（标况下）；空气的密度为1.293kg/m3（标准状况下）。需要的氧气量QO2(Kg/h）=QV*（Li-L