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一是充氧,向活性污泥微生物提供足夠的溶解氧,以滿足其在代謝過程中所需的氧量;

二是攪拌、混合,使曝氣池內的各相物質處于懸浮狀態(tài)。

水處理中常用的曝氣設備可分為以下幾類:表面曝氣設備、鼓風曝氣設備、水下曝氣設備、純氧曝氣設備和深井曝氣設備等。

1、表面曝氣設備在水體表面旋轉時產生水躍,把大量水滴和片狀水幕拋向空中,水與空氣的充分接觸,使氧氣很快溶入水體。充氧的同時,在曝氣器的推流作用下,將池底含氧少的水體提升向上環(huán)流,不斷地充氧。

表面曝氣設備應用較為普遍,與鼓風曝氣相比,不需要修建鼓風機房及設置大量布氣管道和曝氣頭,設置簡單、集中。但表面曝氣設備一般不適用于曝氣過程中產生大量氣泡的污水。其原因是產生的泡沫會阻礙曝氣池液面吸氧,使溶氧效率急劇下降。

表面曝氣設備適用于中、小規(guī)模的污水處理廠。當污水處理量較大時,采用多臺表面曝氣設備會導致基建費用和運行費用的增加,同時維護管理工作比較繁重,此時應考慮鼓風曝氣工藝。

表面曝氣設備按照轉軸的方向不同可以分為立軸式和水平軸式兩類。

2、鼓風曝氣是鼓風機送出的壓縮空氣通過管道系統(tǒng)送到安裝在曝氣池中的空氣擴散裝置(曝氣器)上,空氣從那里以微小氣泡的形式逸出,并在混合液中擴散,使氣泡中的氧轉移到混合液中去。同時氣泡在混合液中強烈擴散、攪動,使混合液處于劇烈混合、攪拌狀態(tài)。

鼓風曝氣系統(tǒng)由鼓風機、空氣擴散裝置(即曝氣器)和空氣輸送管道所組成。鼓風機將空氣通過管道輸送到安裝在曝氣池底部的曝氣器,在曝氣器出口處形成不同尺寸的氣泡,氣泡經過上升和隨水循環(huán)流動,最后在液面處破裂。在這一過程中空氣中的氧轉移到混合液中。

鼓風曝氣系統(tǒng)的空氣擴散裝置主要分為:微氣泡、中氣泡、大氣泡、水力前切、水力沖擊及空氣升液等類型。大氣泡型曝氣裝置因氧利用率過低,現(xiàn)在已極少采用。

3、水下曝氣器置于被曝氣水體中層或底層,將空氣送入水中與水體混合,完成空氣中氧由氣相向液相的轉移過程。多用于工業(yè)廢水和城市生活污水的生化處理曝氣池中,對污水和污泥進行混合充氧,活躍和繁殖好氧菌,在水源原位修復中應用較多,與表面曝氣方式相比,水下曝氣器突出的優(yōu)點是能夠提高氧的轉移速度。并且由于底邊流速快,在比較大的范圍內可防止污泥沉淀。另外,水下曝氣無泡沫飛派,噪聲小,避免了二次污染:在水下運行保溫性好,尤其適于寒冷地區(qū)使用。水下曝氣器種類較多,其設備技術發(fā)展較快,按進氣方式可以分為壓縮空氣送人與自吸空氣式兩類。

常用的水下曝氣設備有:射流曝氣機、泵式曝氣機、自吸式螺旋曝氣機、水下葉輪曝氣器、兩用曝氣器和揚水曝氣器等。

4、純氧曝氣設備由制氧、輸氧和充氧裝置等組成。

隨著制氧技術的發(fā)展,用氧氣(純氧成高氧)代替空氣進行生物曝氣是近30年來的重要發(fā)展。純氧曝氣與空氣曝氣的機理基本相同,但空氣中復的含量僅為21%,而純氧中的氧含量為90% ~95%,純氧氧分壓比空氣高4.4-4.7倍,用純氧進行曝氣能夠提高氧向混合液中傳遞效率。

采用純氧曝氣系統(tǒng)的主要優(yōu)點有:氧利用率可達80% - 90%,而鼓風曝氣系統(tǒng)僅為10%左右;曝氣池內混合液的MLSS值可達4000~ 7000mg/L能夠提高曝氣池的容積負荷;曝氣池混合液的SVI值較低,一般都低于100,污泥膨脹現(xiàn)象發(fā)生的較少;產生的剩余污泥量少。

純氧曝氣系統(tǒng)需要專設一套供氧設備, 為了有效地利用氧氣,純氧曝氣法的池型、溶氧裝置等與空氣法有許多不同。按曝氣池的不同可分為:加蓋表面曝氣葉輪式氧氣曝氣池、聯(lián)合曝氣式氧曝池和敞開式超微氣泡氧曝池等。

5、隨著鉆井技術的發(fā)展,出現(xiàn)了深井曝氣。深井一般深達50~150m,遠遠超過所有曝氣池。依據(jù)亨利定律,氣體在水中的溶解度與水深成正比,因此井底DO濃度可達30mg/L以上。所以深井中的高靜壓水為微生物提供更充足的溶解氧,同時井內混合液反復循環(huán)所造成的強烈攪拌作用,更強化了向微生物的傳質作用。深井曝氣高效、節(jié)能、省地,對城市污水和工業(yè)廢水均可應用。由于深井面積小,便于加蓋,特別適用于寒冷地區(qū)和環(huán)境要求高的地區(qū)。深井的類型有U形管型、中隔板型和同心圓型。其中,U形管型深井設有沉降區(qū)和升流區(qū),靠兩區(qū)中水的密度差形成不斷循環(huán)

U形管型深井的降流區(qū)與升流區(qū)一般采用相同的斷面面積, 兩管間距不小于0.2m。