孫鳳（威立雅水務設備安裝工程（上海）有限公司，上海 200001）

隨著國民經(jīng)濟的迅猛發(fā)展和人口的不斷增長，缺水現(xiàn)象明顯，水污染加劇現(xiàn)象突出，污水回收利用已成為一種必然趨勢，各種高科技水處理技術在國內(nèi)得到推廣應用，其中MBBR技術更是被廣泛使用。

1 MBBR技術及空氣提升泵結構

MBBR(移動床膜生物反應器)是90年代中期出現(xiàn)的一種新型生物膜處理方法，其核心部分是將密度接近于水的懸浮填料直接投加到曝氣池中。如圖1所示，通過特殊懸浮填料上的菌種去除廢水中的有害有機污染物。在MBBR池反應過程中，由于貼附在填料上的菌種合成的化合物（聚糖體或多糖體)會形成的泡沫。如果不加以重視，當其形成一定規(guī)模，便會引起介質(zhì)體積減小，降低污水處理性能，繼而影響水處理效果。

圖1 氣體提升泵結構圖

2空氣提升泵的原理

空氣提升泵的原理是把氣體作為氣動活塞，推動管道內(nèi)物質(zhì)不斷上升和擴大，形成氣水混合體，氣水混合物的密度小于周圍水的密度，由此產(chǎn)生的浮力作為推動而使水流上升,并以一定的速度和作用力快速噴射泡沫，以達到迅速消泡的效果。

3 空氣提升泵的工程應用計算實例：

案例分析：2012年公司承接的某新疆鋼廠工業(yè)廢水深度處理及綜合利用工程預處理系統(tǒng)中運用了MBBR工藝以及空氣提升泵設備，通過理論計算確定空氣提升泵的空氣量，管徑及數(shù)量：

已知條件：MBBR池：直徑φ24.7m，高7.1m，全容積：3402 m3,有效容積：2740m3，水深6.05m。

采用數(shù)據(jù)：水下浸沒深度h=2.72 m，水上凈空高度H=1.55 m，氣水流速V1=2 m/s，

提升水量Q水=20 m3/h,提升泵噴射角度α=90°，噴射半徑r=3 m

3.1 空氣提升泵的氣水比k

式中：

k────空氣提升泵的氣水比Nm3空氣/m3水

C────速率常數(shù)，查速率常數(shù)表得知：當h/H=2.72/1.55=1.754時取13.9

h────水下浸沒深度，h=2.72 m。

3.2 空氣提升泵的空氣量:

式中:

Q氣────空氣提升泵的空氣量Nm3/h

k────氣水比Nm3空氣/m3水

Q水───提升水量m3/h，Q水=20m3/h

根據(jù)設計手冊，空氣流量值建議在20-60m3/h范圍內(nèi)較為合理.

3.3 空氣提升泵的管徑設計:

式中:

Q氣────空氣提升泵的空氣量Nm3/h

V1────氣水流速，V1=2m/s

Q水───提升水量m3/h，Q水=20m3/h

D───提升泵管內(nèi)徑，mm

因此，取公稱直徑D90,φ101.6x4的無縫鋼管作為空氣提升泵的管徑。

3.4 空氣提升泵數(shù)量：

所以取16個。

式中:

n────空氣提升泵的數(shù)量

d1────外圈直徑，d1=24.7m d2────內(nèi)圈直徑，d2=24.7-3=21.7m

r──── 噴射半徑，r=3m

從空氣提升泵計算可知，

（1)單元空氣提升泵的空氣流速為28.28 Nm3/h，選取設置16件提升泵均勻分布在24.7米的圓周直徑上，所需總空氣量Q總為28.28*16=452.48 Nm3/h,在為MBBR系統(tǒng)羅茨鼓風機選型的時候應考慮此氣體提升泵的空氣消耗量。

（2)空氣提升泵允許的液壓能力是0.5-1倍的MBBR容積每小時.因此MBBR池一般不設置單個空氣提升泵.

（3)原則上,空氣提升泵也可以將填料從MBBR池內(nèi)移至其它管線或用在必要的通風系統(tǒng)的維修場合.在這種情況下,其吸入側將延長至水位下以允許填料吸出或泵出，然后再根據(jù)以上公式重新計算空氣量及管徑。

4 安裝注意事項

4.1 在安裝及制造過程中，要求連接空氣的噴嘴管件與頂端喇叭口的噴射位置不能設計在同一高度上，需要錯開90度設計，以免影響空氣提升泵的噴射效果。

4.2 空氣提升泵的安裝方式分兩種，當MBBR池為水泥結構時，可以采用預埋鋼板的方式，也可以采用直接用化學鉚栓的方式使其與墻體連接；當MBBR池用碳鋼或不銹鋼制作時，則需要考慮增加在罐壁上焊接一連接件作為過渡件，以實現(xiàn)其和MBBR池的正常連接。

4.3 空氣提升泵的設計直徑取決于填料尺寸和MBBR的容積,不同型號的填料配備不同規(guī)格的空氣提升泵。

4.4 一般在離池底300-500mm范圍內(nèi)設計其進口,在水位以上300mm處設置噴水口。

4.5 避免在管子上產(chǎn)生尖角以免損壞填料,并且要求其進出水口均通過彎頭過渡后平行設置。

5 氣體提升泵的優(yōu)勢

與傳統(tǒng)消泡劑方式進行比較，空氣提升泵具有以下優(yōu)勢：

5.1 造價低

傳統(tǒng)的消泡劑系統(tǒng)包括消泡劑貯存罐→控制球閥→校正柱校正→消泡劑加藥泵投加系統(tǒng)（外加HDPE材質(zhì)的櫥柜保護）→MBBR反應池。以處理一套70m3/day的系統(tǒng)為例，其中MBBR的容量為45m3,其至少需要配備500L，直徑800mm，高度1300mm，帶液位控制的PE材質(zhì)貯罐一臺，兩臺（一用一備）普羅名特最大流量為6.3L/H,最大壓力為3bar,12W@220V 180沖程/分鐘的電磁隔膜計量泵,液位控制,連接管線,櫥柜等,總的固定投資成本大約在18000RMB；而空氣提升泵按約2000RMB/臺,按最大配置4臺計算，約8000RMB，只是消泡劑投加的五分之二。

5.2 操作方便

消泡劑系統(tǒng)需要將調(diào)制好的消泡劑溶液加入貯存罐內(nèi)，在藥物的投加方面無法確保良好的連續(xù)性，因為只有當貯存罐內(nèi)的低液位達到0.4m時投加泵才開始運行，否則系統(tǒng)將停止投加消泡劑，從而影響消泡效果。而空氣提升泵只需要氣源就可以實現(xiàn)消泡功能，整個操作方便、簡單。

5.3 低能耗，無維護

消泡劑系統(tǒng)中的液位控制及二臺計量泵的投加控制需要接入控制系統(tǒng)（PLC),計量泵設有二臺電動馬達，配12w@220V電源；而空氣提升泵沒有電能的損耗，也無額外的維護。

5.4 安全性能優(yōu)

消泡劑—有機硅乳液，由于它含有危險組份甲醛，所以必須按《危險化學品安全管理條例》對其儲存、應急、消防、泄漏的應急處理以及操作步驟做出嚴格的規(guī)定，同樣也需要對操作人員進行嚴格的培訓后方可操作。而空氣提升泵的動力來源是羅茨鼓風機所產(chǎn)生的空氣，無毒無害，對周圍環(huán)境沒有任何特殊要求，不存在安全隱患。

6 結語

經(jīng)過實際案例的驗證，氣體提升泵的應用有效解決了MB?BR的泡沫問題，在設計選型時考慮以下幾點注意事項：

6.1 設計上：對于氣體提升泵混合液的上升流速宜選擇2.0-3.0m/s以達到最佳效果；

6.2 制作材料：推薦使用SS304或SS316(SS316L)奧氏體不銹鋼的材料；

6.3 通過實際案例證明空氣提升泵有效解決了MBBR的泡沫問題，具有占地面積小，能耗低，效率高，無維護，安全性能優(yōu)等特點，能達到快速消泡的效果，是一種節(jié)能環(huán)保型的新型設備，值得推廣應用。

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