一、活性污泥法基本要素

　　構(gòu)成活性污泥法有三個基本要素，一是引起吸附和氧化分解作用的微生物，也就是活性污泥;二是廢水中的**物，它是處理對象，也是微生物的食料;三是溶解氧，沒有充足的溶解氧，好氧微生物既不能生存也不能發(fā)揮氧化分解作用。作為一個有效的處理工藝，還必須使微生物，**物和氧充分接觸，只有密切的接觸，才能相互作用。因而在充氧的同時，必須使混合液懸浮固體處于懸浮狀態(tài)。充氧和混合是通過曝氣設(shè)備來實(shí)現(xiàn)。

　　曝氣的好壞決定了活性污泥法的能耗和處理的效果。要達(dá)到好的效果，曝氣設(shè)備的選擇還必須和曝氣池的構(gòu)造相配合。因而本節(jié)重點(diǎn)討論氣體傳遞原理，通常的曝氣設(shè)備和曝氣池的構(gòu)造等問題。

二、曝氣設(shè)備

　　曝氣設(shè)備主要分為鼓風(fēng)曝氣和機(jī)械曝氣。

I.鼓風(fēng)機(jī)曝氣

　　鼓風(fēng)曝氣系統(tǒng)是由空氣凈化器，羅茨鼓風(fēng)機(jī)，空氣輸配管系統(tǒng)和浸沒于混合液中的擴(kuò)散器組成。鼓風(fēng)機(jī)供應(yīng)一定的風(fēng)量，風(fēng)量要滿足生化反應(yīng)所需的氧量和能保持混合液懸浮固體呈懸浮狀態(tài);風(fēng)壓則要滿足克服管道系統(tǒng)和擴(kuò)散器的摩阻損耗以及擴(kuò)散器上部的靜水壓;空氣凈化器的目的是改善整個曝氣系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)和防止擴(kuò)散器阻塞。

　　擴(kuò)散器是整個鼓風(fēng)曝氣系統(tǒng)的關(guān)鍵部件，它的作用是將空氣分散成空氣泡，增大空氣和混合液之間的接觸界面，把空氣中的氧溶解于水中。根據(jù)分散氣泡的大小，擴(kuò)散器又可分成幾種類型：

　　(1)小氣泡擴(kuò)散器 典型的是由微孔材料(陶瓷、砂礫，塑料)制成的擴(kuò)散板或擴(kuò)散管。氣泡直徑可達(dá)1.5mm以下。

　　(2)中氣泡擴(kuò)散器 常用穿孔管和莎綸管。穿孔管的孔眼直徑為2～3mm，孔口的氣體流速不小于10m/s，以防堵塞。國外用莎綸管。莎綸是一種合成纖維。莎綸管以多孔金屬管為骨架，管外纏繞莎綸繩。金屬管上開了許多小孔，壓縮空氣從小孔逸出后，從繩縫中以氣泡的形式擠入混合液。空氣之所以能從繩縫中擠出，是由于莎綸富有彈性。

　　(3)大氣泡擴(kuò)散器 常用豎管，氣泡直徑為15mm左右。

　　(4)微氣泡擴(kuò)散器 這是近幾年內(nèi)新發(fā)展的擴(kuò)散器，氣泡直徑在100um左右。射流曝氣器屬于微氣泡曝氣器，它通過混合液的高速射流，將鼓風(fēng)機(jī)引入的空氣切割粉碎為微氣泡，使混合液和微氣泡充分混合和接觸，促進(jìn)了氧的傳遞，提高了反應(yīng)速率。也可設(shè)計(jì)成負(fù)壓自吸式的射流器，這樣可以省掉鼓風(fēng)機(jī)，避免鼓風(fēng)機(jī)引起的噪聲。

　　通常擴(kuò)散器的氣泡愈大，氧的傳遞速率愈低，然而它的優(yōu)點(diǎn)是堵塞的可能性小，空氣的凈化要求也低，養(yǎng)護(hù)管理比較方便。微小氣泡擴(kuò)散器由于氧的傳遞速率高，反應(yīng)時間短，曝氣池的容積可以縮小。因而選擇何種擴(kuò)散器要因地制宜。

　　擴(kuò)散器一般布置在曝氣池的一側(cè)和池底，以便形成旋流，增加氣泡和混合液的接觸時間，有利于氧的傳遞，同時使混合液中的懸浮固體呈懸浮狀態(tài)。

　　擴(kuò)散器的構(gòu)造形式很多，布置形式多樣，但基本原理是一樣的。讀者可參考產(chǎn)品說明書和設(shè)計(jì)手冊。

　　鼓風(fēng)曝氣用鼓風(fēng)機(jī)供應(yīng)壓縮空氣，常用羅茨鼓風(fēng)機(jī)和離心式鼓風(fēng)機(jī)。羅茨鼓風(fēng)機(jī)適用于中小型污水廠，但噪聲大，必須采取消音、隔音措施;離心式鼓風(fēng)機(jī)噪聲小，且效率高，適用于大中型污水廠，上海瑞柘是國內(nèi)專業(yè)生產(chǎn)此類產(chǎn)品的廠家，產(chǎn)品品種多、規(guī)格全。

　2.機(jī)械曝氣

　　鼓風(fēng)曝氣是水下曝氣，機(jī)械曝氣則是表面曝氣。機(jī)械曝氣是用安裝于曝氣池表面的表面曝氣機(jī)來實(shí)現(xiàn)的。表面曝氣機(jī)分豎式和臥式兩類。

　　(1)豎式曝氣機(jī) 這類表曝機(jī)的轉(zhuǎn)動軸與水面垂直，裝有葉輪，當(dāng)葉輪轉(zhuǎn)動時，使曝氣池表面產(chǎn)生水躍，把大量的混合液水滴和膜狀水拋向空氣中，然后挾帶空氣形成水氣混合物回到曝氣池中，由于氣水接觸界面大，從而使空氣中的氧很快溶入水中。隨著曝氣機(jī)的不斷轉(zhuǎn)動，表面水層不斷更新，氧氣不斷地溶人，同時池底含氧量小的混合液向上環(huán)流和表面充氧區(qū)發(fā)生交換，從而提高了整個曝氣池混合液的溶解氧含量。因?yàn)槌匾旱牧鲃訝顟B(tài)同池形有密切的關(guān)系，故曝氣的效率不僅決定于曝氣機(jī)的性能，還同曝氣池的池形有密切關(guān)系。

　　表曝機(jī)葉輪的淹沒深度一般在10～100mm，可以調(diào)節(jié)。淹沒深度大時**水量大，但所需功率亦會增大，葉輪轉(zhuǎn)速一般為20～100r/min，因而電機(jī)需通過齒輪箱變速，同時可以進(jìn)行二擋和三擋調(diào)速，以適應(yīng)進(jìn)水水量和水質(zhì)的變化。我國目前應(yīng)用的這類表曝機(jī)有泵型，倒傘型和平板型。

　　(2)臥式曝氣刷 這類曝氣機(jī)的轉(zhuǎn)動軸與水面平行，主要用于氧化溝。在垂直于轉(zhuǎn)動軸的方向裝有不銹鋼絲(轉(zhuǎn)刷)或板條，用電機(jī)帶動，轉(zhuǎn)速在50～70r/min，淹沒深度為(1/3～1/4)轉(zhuǎn)刷直徑。轉(zhuǎn)動時，鋼絲或板條把大量液滴拋向空中，并使液面劇烈波動，促進(jìn)氧的溶解;同時推動混合液在池內(nèi)回流，促進(jìn)溶解氧的擴(kuò)散。上海瑞柘生產(chǎn)的機(jī)械曝氣設(shè)備有推流曝氣、噴泉曝氣等產(chǎn)品，若您有需求，可以聯(lián)系瑞柘詳詢！

3.曝氣設(shè)備性能指標(biāo)

　　比較各種曝氣設(shè)備性能的主要指標(biāo)有：一是氧轉(zhuǎn)移率，單位為mg/L.h;二是充氧能力(或動力效率)即每消耗1kW·h動力能傳遞到水中的氧量(或氧傳遞速率)，單位為kgq/kwh;三是氧利用率，通過鼓風(fēng)曝氣系統(tǒng)轉(zhuǎn)移到混合液中的氧量占總供氧的百分比，單位為%。機(jī)械曝氣無法計(jì)量總供氧量，因而不能計(jì)算氧利用率。

三、曝氣池池型

　　曝氣池實(shí)質(zhì)上是一個反應(yīng)器，它的池型和所需的反應(yīng)器的水力特征密切相關(guān)。主要分為推流式和完全混合式以及二池結(jié)合型三大類。曝氣設(shè)備的選用及其布置又必須和池型及水力要求相配合。

1.推流曝氣池

　　(1)平面布置 推流曝氣池的長寬比一般為5～10。為了便于布置，長池可以兩折或多折，污水從一端進(jìn)，另一端出。進(jìn)水方式不限;出水都用溢流堰。推流曝氣池一般采用鼓風(fēng)曝氣。

　　(2)橫斷面布置 推流曝氣池的池寬和有效水深之比一般為1～2。有效水深*小為3m，**為9m。根據(jù)橫斷面上的水流情況，又可分為平移推流和旋轉(zhuǎn)推流。平移推流是曝氣池底鋪滿擴(kuò)散器，池中的水流只有沿池長方向的流動。這種池型的橫斷面寬深比可以大些，旋轉(zhuǎn)推流是在這種曝氣池中，擴(kuò)散器裝于橫斷面的一側(cè)。由于氣泡形成的密度差，池水產(chǎn)生旋流。池中的水沿池長方向流動外，還有側(cè)向旋流，形成了旋轉(zhuǎn)推流。

　2.完全混合曝氣池

　　完全混合曝氣池的池型可以為圓型也可以為方型或矩型。曝氣設(shè)備可采用表面曝氣機(jī)，置于池的表層中心，污水進(jìn)入池的底部中心。污水一進(jìn)池，在表面曝氣機(jī)的攪拌下，立即和全池混合，水質(zhì)均勻，不象推流那樣前后段有明顯的區(qū)別。完全混合曝氣池可以和沉淀池分建和合建，因此可以分為分建式和合建式。

　　(1)分建式 表面曝氣機(jī)的充氧和混合性能同池型關(guān)系密切，因而表面曝氣機(jī)的選用應(yīng)和池型配合，以達(dá)到好的效果。當(dāng)采用泵型葉輪，線速度在4～5m/s時，曝氣池的直徑與葉輪的直徑之比宜為4.5～7.5，水深與葉輪的直徑比宜為2.5～4.5。當(dāng)采用倒傘型和平板型葉輪時，葉輪直徑與曝氣池的直徑之比宜為1/3～1/5。分建式雖然不如合建式用地緊湊，且需專設(shè)的污泥回流設(shè)備，但運(yùn)行上便于調(diào)節(jié)控制。

　　(2)合建式 合建式表面曝氣池，我國定名為曝氣沉淀池，國外稱為加速曝氣池。這種池型在我國曾一度流行，因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)緊湊，沉淀池與曝氣池合建于一個圓型池中，沉淀池設(shè)于外環(huán)，與中間的曝氣池底有回流污泥縫相通，靠表曝機(jī)造成的水位差使回流污泥循環(huán)。為了使回流污泥縫不堵塞，縫隙較大，但這樣又使回流污泥流量過大，通常達(dá)進(jìn)水量的****以上，有的竟達(dá)500%。由于曝氣池和沉淀池合建于一個構(gòu)筑物，難于分別控制和調(diào)節(jié)，運(yùn)行不靈活，出水水質(zhì)難于保證，國外已趨淘汰。合建式也可做成矩型。

3.兩種池型的結(jié)合

　　在推流曝氣池中，也可以用多個表曝機(jī)充氧和攪拌，對于每一個表曝機(jī)所影響的范圍內(nèi)，則為完全混合，而對全池而言，又近似推流，此時相鄰的表曝機(jī)旋轉(zhuǎn)方向應(yīng)相反，否則兩機(jī)間的水流會互相沖突，。也可用橫向擋板在機(jī)與機(jī)之間隔開，避免互相干擾，。這種池型各池可以獨(dú)立，就成為完全混合;也可以各池串聯(lián)，成為近似推流，運(yùn)行靈活。