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        試論曝氣技術(shù)在城市污水處理的應(yīng)用

        2015-04-16 23:12:35劉慶偉李紅亮
        建材與裝飾 2015年12期
        關(guān)鍵詞:鼓風城市污水氣液

        劉慶偉 李紅亮

        (河南連通路橋有限公司)

        試論曝氣技術(shù)在城市污水處理的應(yīng)用

        劉慶偉李紅亮

        (河南連通路橋有限公司)

        隨著城市化進程的不斷加快,城市污水的處理越來越顯得迫切。污水的產(chǎn)生是城市建設(shè)發(fā)展過程中必要的產(chǎn)物,需要進行快速有效的科學治理,方能維護城市經(jīng)濟建設(shè)以及現(xiàn)代社會的穩(wěn)定持續(xù)發(fā)展環(huán)境。由于城市污水污染物成份主要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。本文主要對城市污水曝氣處理技術(shù)工藝及其發(fā)展相關(guān)問題進行了簡要分析。

        污水處理;曝氣技術(shù);工藝

        1 引言

        曝氣是指將空氣中的氧使用人為手段強制向液體中轉(zhuǎn)移的過程,曝氣的目的是為了能獲得足夠的溶解氧。另外,曝氣還能有防止池內(nèi)懸浮體的下沉,能達到加強池內(nèi)有機物和微生物與溶解氧的接觸目的,這樣就能保證池內(nèi)微生物具有充足的溶解氧,進而對污水中有機物的氧化進行分解的作用。曝氣生物濾池,也稱BAF,是在20世紀80年代末90年代初發(fā)明的生物膜法污水處理技術(shù),能有效地除去SS、COD、BOD等有害物質(zhì),其最大處理值可達到每天幾十萬噸,且逐步發(fā)展為可以脫氮除磷,在歐美國家已經(jīng)被廣泛地運用,具有較強的實用性。

        2 曝氣技術(shù)的重要性

        曝氣充氧是城市污水處理技術(shù)中最重要的手段之一,也是工藝運行的動態(tài)控制核心手段。在對城市污水運行處理的時候,其中動力消耗所占的比例約為80%,而曝氣充氧能耗也占裝置總動力消耗約80%。所以,使用曝氣形式,或曝氣技術(shù)在城市污水處理中,技術(shù)方案中是非常重要的。

        3 曝氣技術(shù)分類

        3.1傳統(tǒng)的曝氣技術(shù)分類

        是按照設(shè)備性質(zhì)來區(qū)分的,一般可分為三類:①表面曝氣,這類技術(shù)主要采用的機械運動的方式,機械的作用能使水體表面不斷更新后再與空氣接觸。表面曝氣又分:葉輪表面曝氣、轉(zhuǎn)刷(盤)表面曝氣。②射流自吸,曝氣時主要是利用水體的射流作用來吸入空氣。③鼓風曝氣,這種曝氣指的是風機鼓風時經(jīng)曝氣器擴散后向水體中輸入空氣(或純氧)。

        3.2流體運動性質(zhì)的分類

        曝氣技術(shù)的實際工作原理就是使氣相中的氧向液相中轉(zhuǎn)移。傳統(tǒng)分類方法不能很好的反映出曝氣技術(shù)的實際問題。促使氣相中的氧轉(zhuǎn)移為液相中的溶解氧,主要是通過流體運動形成氣液接觸界面來完成的。因此,按流體運動性質(zhì)分類則比較容易反映出曝氣技術(shù)的實質(zhì)問題。如果按流體運動性質(zhì)來分類的話,可以將其分為液相流體主動運動型葉輪和轉(zhuǎn)刷(盤)表面曝氣、氣相流體主動運動型鼓風曝氣兩種基本形式。

        (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)特點是:當動能作用于重質(zhì)液相流體運動時,輕質(zhì)氣相流體是被動接觸的,此時會在葉輪或者轉(zhuǎn)刷(盤)攪動處及射流口附近產(chǎn)生局部持續(xù)的氣液接觸界面。

        (2)氣相流體主動運動型的曝氣,即鼓風曝氣。鼓風曝氣是由風機輸送氣相流體,經(jīng)過曝氣器的擴散后再以升泡運動的形式形成氣液接觸界面,這就是屬于氣相流體主動運動型,它的技術(shù)特征表現(xiàn)為: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。

        3.3新的分類必將帶來新的認識

        分類是科技中的基本問題,先進的分類方法必將會要帶來新的認識,從而有利于促進科學技術(shù)的進步,優(yōu)化技術(shù)工藝方案的選擇。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:

        (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,在選擇這兩種流體主動運動時,如果技術(shù)上沒有特殊要求,那就只剩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)量相差比較大,其機械運動損耗的差異就顯得比較明顯了。

        (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三種基本形式。分別為葉輪攪動曝氣池水體表面、轉(zhuǎn)刷或轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動處產(chǎn)生水躍及射流流出。由曝氣池的立體性質(zhì)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。而氣相流體主動運動則不同,空氣由曝氣池池底在重力推動下以升泡形式向上作運動,升泡在上升的過程中不斷的與水體產(chǎn)生接觸,因此其形成的氣液接觸界面就是“立體連續(xù)”。

        4 鼓風曝氣是曝氣技術(shù)的發(fā)展新趨勢

        目前,關(guān)于城市污水處理工藝技術(shù)要求越來越高,因為隨著人口的增加,資源的減少,人們的環(huán)保生態(tài)意識越來越強。越來越多的建筑工程技術(shù)人員認識到了鼓風曝氣技術(shù)的優(yōu)越性。鼓風曝氣技術(shù)具有動能消耗合理、充氧效率高等優(yōu)點,現(xiàn)在,鼓風曝氣技術(shù)在城市污水處理技術(shù)中已經(jīng)被廣泛的應(yīng)用。

        4.1鼓風曝氣技術(shù)和曝氣器原理

        其核心是終端設(shè)備鼓風曝氣技術(shù)的終端。它最關(guān)鍵的設(shè)備是氣流擴散裝置——曝氣器。其工作原理是:鼓風機經(jīng)過管道鼓入曝氣池的氣相流體,最終由曝氣器對氣流進行擴散,然后再產(chǎn)生氧傳遞作用的氣液接觸界面。曝氣器決定著曝氣充氧的效率、曝氣運行可靠程度的長短、氧傳遞的均衡性、氧供給的穩(wěn)定性,其實就是說曝氣技術(shù)的性能如何,則完全取決于曝氣終端設(shè)備(曝氣器)的功能與作用。

        4.2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,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就不可能有在清水條件下的效果了。根據(jù)實地調(diào)查,微孔曝氣器在長期運行中,存在著孔眼與孔膜堵塞、孔板與孔膜沖壞后出現(xiàn)破壞均衡性的“集中泡涌”情況以及清洗和更換維修不方便等因素。在長期的實際運行中微孔曝氣器在污水處理表現(xiàn)的可靠性并不是十分理想。

        5 旋混曝氣器

        旋混曝氣器是采用多層螺旋切割的形式進行充氧曝氣的裝置,當氣流進入曝氣器時,氣流首先通過兩道螺旋切割系統(tǒng)后進入下層多層鋸齒形曝氣頭,進行多層切割,使氣泡切割成微氣泡,這樣大大提高了氧的利用率,具有曝氣均勻,充氧效率高的特點。旋混曝氣器的優(yōu)勢在于其結(jié)構(gòu)簡單,安裝方便,氧利用率高,性能穩(wěn)定,氣孔不易堵塞,污水不倒灌,環(huán)向受力,受力均勻,使用壽命長,安裝維修方便,系統(tǒng)價格低廉。通過市場調(diào)研發(fā)現(xiàn),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,深得市場好評?!按罂着艢饧毰莶細狻笨隙〞蔀橐豁椏缡兰o的好技術(shù)。

        [1]張中和.氧氣曝氣國內(nèi)外發(fā)展概況.上海市政工程,1999:44~51.

        [2]焦?jié)蓚?淺談純氧曝氣水處理.工業(yè)水處理,1992:1~5.

        [3]凌暉,王誠信.純氧曝氣在污水處理和河道復氧中的應(yīng)用.中國給水排水,1999:49~51.

        [4]姜漢元,吳江,李燕城.富氧曝氣污泥性能及生化機理的研究.北京建筑工程學院學報,1990:36~44.

        [5]陳致泰,李世剛,韓光瑤,謝有暢.采用微氣泡純氧曝氣技術(shù)處理工業(yè)廢水.工業(yè)水處理,2008:13~16.

        X703

        A

        1673-0038(2015)12-0163-02

        2015-2-28

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