環(huán)評(píng)工程師：氧化溝工藝曝氣設(shè)備的發(fā)展與現(xiàn)狀

　　1920年，謝菲爾德(Sheffield)在英國(guó)首次建成氧化溝，采用槳板式曝氣機(jī)，曝氣效果不理想。該處理廠被認(rèn)為是現(xiàn)代氧化溝的先驅(qū)。1954年巴司維爾將可森爾轉(zhuǎn)刷應(yīng)用在荷蘭Voorschoten的氧化溝中，從此以后才有“氧化溝”這一專用術(shù)語(yǔ)。在隨后的幾十年中，氧化工藝日趨成熟，因其穩(wěn)定的處理效果、優(yōu)異的脫氮除磷功能，在世界各地得到廣泛應(yīng)用。作為氧化溝運(yùn)轉(zhuǎn)核心的推流、曝氣設(shè)備也受到了特別關(guān)注。國(guó)內(nèi)外的實(shí)踐證明，新型曝氣設(shè)備的出現(xiàn)將意味新一代氧化溝工藝的誕生。本文就其中幾種常用推流、曝氣設(shè)備的性能特點(diǎn)與進(jìn)展進(jìn)行簡(jiǎn)要的介紹。

　　1、曝氣轉(zhuǎn)刷

　　1925年，可森爾(Kessener)開始研制轉(zhuǎn)刷曝氣機(jī)，他在水平軸上裝有許多放射性鋼片，被稱為“可森爾”轉(zhuǎn)刷。1954年巴司維爾將可森爾轉(zhuǎn)刷應(yīng)用在荷蘭Voorschoten的氧化溝中，動(dòng)力效率可達(dá)2.0KgO2/(KW?h)。1959年，荷蘭公共衛(wèi)生研究所的Baars和Muskat應(yīng)用了籠形轉(zhuǎn)刷(又稱TNO轉(zhuǎn)刷)，是可森爾轉(zhuǎn)刷的改進(jìn)型，沿中心軸周圍裝有徑向分布的T型鋼或角鋼，動(dòng)力效率可達(dá)2.5KgO2/(KW?h)。這兩種轉(zhuǎn)刷僅適用于水深≤1.5m的氧化溝，在實(shí)際應(yīng)用中占用了大量土地面積。為增加單位長(zhǎng)度的推動(dòng)力和充氧能力，在德國(guó)開發(fā)了大馬氏(Mammoth型)曝氣轉(zhuǎn)刷，直徑為1000mm。葉片通過(guò)呈螺旋狀分布，旋轉(zhuǎn)過(guò)程中葉片順序進(jìn)入水中，以保證運(yùn)行的穩(wěn)定性并可減少噪聲。

　　目前國(guó)內(nèi)已有很多廠家生產(chǎn)轉(zhuǎn)刷曝氣機(jī)，轉(zhuǎn)刷直徑多為700mm和1000mm，轉(zhuǎn)速為70～80rpm，浸沒深度為0.3m，有效水深為3.0～3.5m，水平軸跨度可達(dá)9.0m，充氧能力可達(dá)8.0 KgO2/(m?h)，動(dòng)力效率在1.5～2.5 KgO2/(KW?h)之間。轉(zhuǎn)刷葉片由鍍鋅鋼板、不銹鋼板、玻璃鋼等材料做成，形狀有矩形、T型、W型、齒型、穿孔葉片等。

　　為提高轉(zhuǎn)刷的充氧能力，可在轉(zhuǎn)刷的上游和下游設(shè)置導(dǎo)流板。為節(jié)約占地面積，在水深>3.5m時(shí)可附加潛水?dāng)嚢杵?，防止污泥沉淀。通過(guò)設(shè)置雙速轉(zhuǎn)刷，改變充氧量，還可在溝內(nèi)實(shí)現(xiàn)間歇的厭氧和好氧條件，完成硝化反硝化過(guò)程，達(dá)到脫氮除磷的目的。

　　2、立式表面曝氣機(jī)

　　為了彌補(bǔ)轉(zhuǎn)刷式氧化溝的技術(shù)弱點(diǎn)，尋求一種渠道更深、效率更高和機(jī)械性能更好的系統(tǒng)設(shè)備，20世紀(jì)60年代末在DHC有限公司供職的工程師開發(fā)了立式低速表曝機(jī)。表曝機(jī)被安裝于中心隔墻的末端，利用表曝機(jī)產(chǎn)生的徑流作動(dòng)力，推動(dòng)氧化溝中的液體形成靠近曝氣器下游的富氧區(qū)和曝氣器上游及外環(huán)的缺氧區(qū)，有利于生物凝聚，易于活性污泥沉淀，擁有良好的脫氮除磷效率和BOD去除率。

　　立式表面曝氣機(jī)主要有固定式和浮筒式兩種，其中浮筒式整機(jī)安裝在浮筒上，用鋼繩固定于水中，用防水電纜接電，可在一定范圍內(nèi)移動(dòng);固定式的立式表曝機(jī)有很多規(guī)格品種，在國(guó)內(nèi)主要以泵型(E型)及倒傘型葉輪為主。在立式表曝機(jī)旋轉(zhuǎn)葉片作用下，水從葉輪周邊甩出水幕，裹進(jìn)空氣。葉輪由下向上呈錐形擴(kuò)大，迫使污水上、下循環(huán)流動(dòng)，不斷接觸空氣。葉輪底部和葉片背面因水的流動(dòng)形成負(fù)壓、吸入空氣，故水和空氣能進(jìn)行大面積混合，大量充氧。

　　3、射流曝氣機(jī)

　　射流曝氣機(jī)有自吸式和供氣式兩種形式，安裝在氧化溝底部，具有曝氣充氧、混合、推動(dòng)水體循環(huán)流動(dòng)和防止活性污泥沉淀的作用。自吸式射流曝氣機(jī)由潛水泵和射流器組成。當(dāng)潛水泵工作時(shí)，高壓噴出的水流通過(guò)射流器噴嘴產(chǎn)生射流，通過(guò)擴(kuò)散管進(jìn)口處的喉管時(shí)，在氣水混合室內(nèi)產(chǎn)生負(fù)壓，將液面以上的空氣由通向大氣的導(dǎo)管吸入，經(jīng)與水充分混合后，空氣與水的混合液從射流器噴出，與溝中的水體進(jìn)行混合充氧，并形成環(huán)流。供氣式射流曝氣機(jī)一般由單一的射流器構(gòu)成，外接加壓水管、壓縮空氣管。工作原理為送入的壓縮空氣與加壓水充分混合后向水平方向噴射，形成射流和混合攪拌區(qū)，對(duì)水體充氧曝氣，氧轉(zhuǎn)移率高。由于需要外設(shè)加壓水管及壓縮空氣系統(tǒng)，使供氣式射流曝氣機(jī)整個(gè)設(shè)備變得復(fù)雜。

?2009環(huán)境影響評(píng)價(jià)工程師網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程輔導(dǎo)方案

　　4、曝氣轉(zhuǎn)盤

　　胥司曼(Huisman)于1970年在南非設(shè)計(jì)和開發(fā)了使用轉(zhuǎn)盤曝氣機(jī)的orbal氧化溝，后來(lái)該技術(shù)轉(zhuǎn)讓給美國(guó)的Envirex公司，并在美國(guó)對(duì)該技術(shù)做了一些更改，使該系統(tǒng)在中高濃度的城市污水處理廠中具有相當(dāng)明顯的技術(shù)經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)。曝氣轉(zhuǎn)盤在氧化溝中起著充氧、混合、推動(dòng)水體循環(huán)流動(dòng)性和防止活性污泥沉淀等作用。在國(guó)內(nèi)，曝氣轉(zhuǎn)盤制作材料主要為增強(qiáng)聚丙烯或防腐玻璃鋼壓鑄成型，盤厚10～12.5mm，表面設(shè)有直徑12.5mm的充氧孔、規(guī)則排列的楔形凸出物或曲線狀的條形阻水帶，以增強(qiáng)推流混合和充氧能力。

　　曝氣轉(zhuǎn)盤的充氧能力可通過(guò)下面幾種方式來(lái)調(diào)節(jié)：

　　① 采用兩級(jí)或多級(jí)變速電機(jī);

　?、?通過(guò)調(diào)節(jié)出水堰高低來(lái)改變轉(zhuǎn)盤的浸沒深度;

　?、?改變轉(zhuǎn)盤盤片數(shù)量。

　　國(guó)內(nèi)廠家生產(chǎn)的曝氣轉(zhuǎn)盤直徑多在1370～1400mm之間，適用于水深3.5～4.5m的氧化溝。近年凌海企業(yè)集團(tuán)自行開發(fā)研制了直徑1800mm的曝氣轉(zhuǎn)盤，并申請(qǐng)了國(guó)家專利，主要技術(shù)參數(shù)為：

　　曝年轉(zhuǎn)盤直徑：1800mm

　　適用轉(zhuǎn)速： 43～58rpm; 經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)速：50rpm;

　　最佳浸沒深度：500～700mm; 經(jīng)濟(jì)浸沒深度：680mm;

　　選用工作水深：3.5～6.5m;

　　水平軸跨度：?jiǎn)屋S≤10m，雙軸≤14m，多軸可達(dá)20m;

　　碟片安裝密度：2～4ds/m

　　充氧能力、推動(dòng)能力技術(shù)參數(shù)分別見表1(轉(zhuǎn)速50rpm，有效水深4m，浸沒深度680mm)和表2(轉(zhuǎn)速50rpm，軸長(zhǎng)9m, 浸沒深度680mm)：

　　該轉(zhuǎn)盤工作水深大，充氧能力和動(dòng)力效率高，推流混合能力強(qiáng)，且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，安裝維修方便，使用壽命長(zhǎng)。可以通過(guò)轉(zhuǎn)盤的上游和下游設(shè)置導(dǎo)流板來(lái)提高充氧能力。Ø1800曝氣轉(zhuǎn)盤的研制成功，為氧化溝工藝的進(jìn)一步研究提供了前提，推動(dòng)了氧化溝工藝的變革。

　　曝氣轉(zhuǎn)盤作為氧化溝工藝的曝氣設(shè)備特別是?1800曝氣轉(zhuǎn)盤，投資省、工作水深大、充氧能力和動(dòng)力效率高、安裝維修方便，因此得到廣泛應(yīng)用。但與國(guó)外設(shè)備相比，國(guó)內(nèi)廠家生產(chǎn)的設(shè)備還有一定的差距。近幾年，在國(guó)內(nèi)建設(shè)的污水處理工程中，花費(fèi)了大量外匯來(lái)進(jìn)口國(guó)外曝氣設(shè)備，在工程投資和日常維護(hù)管理方面帶來(lái)了很多問(wèn)題。國(guó)內(nèi)環(huán)保企業(yè)應(yīng)發(fā)揮自己的優(yōu)勢(shì)，加速國(guó)外先進(jìn)設(shè)備的消化吸收，提高產(chǎn)品的科技含量，增強(qiáng)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，才能在經(jīng)濟(jì)全球化的市場(chǎng)進(jìn)程中立于不敗之地。