曝氣，指將空氣中的氧強制向液體中轉(zhuǎn)移的過程，其目的是獲得足夠的溶解氧。此外，還有攪拌池內(nèi)懸浮體阻止下沉，加強池內(nèi)有機物與微生物及溶解氧接觸的目的。從而保證池內(nèi)微生物在有充足溶解氧的條件下，對污水中有機物進行氧化分解。
采用生化方式處理污水時，曝氣通常是運行費用***高的環(huán)節(jié)，曝氣設(shè)備也一直在升級換代，今天我們就來聊一聊各種設(shè)備的優(yōu)缺點。
曝，bào為工程技術(shù)沿用的習(xí)慣讀音，原應(yīng)發(fā)音pù，成語：一曝十寒，出自《孟子·告子上》：“雖有天下易生之物也，一日暴之（“暴”同“曝”），十日寒之，未有能生者也。”意思是：雖然是***容易生長的植物，曬一天，凍十天，也不可能生長。”比喻勤奮的時候少，懈怠的時候多，沒有恒心。英文：aeration。曝氣器，也應(yīng)該更關(guān)注其長久性能表現(xiàn)，而非一時的工況。
目前應(yīng)用較多的曝氣設(shè)備類型
有：微孔（盤式和管式）、射流、旋流（單噴嘴和雙噴嘴）、散流、表曝。
微孔曝氣器，原理是擠壓空氣，從橡膠膜片的微孔中逸出，形成微小氣泡擴散到水中。氧利用率在6米清水中可以達到30%以上。但易堵塞破損，壽命較短。微孔曝氣器在使用一定年限后會因為結(jié)垢堵塞造成風(fēng)壓和能耗上升，破損后氧利用率會驟降，需要及時進行更換。
射流曝氣器，原理是循環(huán)水卷吸空氣，在腔體內(nèi)混合后，沿噴嘴方向射出。是較早應(yīng)用于工業(yè)廢水的一種曝氣工藝，具備服務(wù)面積大，不易堵塞等優(yōu)勢。在6米清水中的氧利用率大約15%-21%。因為需要額外配備循環(huán)水泵，能耗較大。在含鈣廢水中，噴嘴容易結(jié)垢堵塞。
旋流曝氣器，原理是氣流高速噴射，在筒體內(nèi)與污水混合后被蘑菇頭切割，形成微小氣泡，同時形成負壓卷吸池底污泥。旋流是***近幾年興起的一種新型曝氣工藝，6米清水氧利用率大約18%-25%。因為可以不停產(chǎn)安裝，不易堵塞，壽命達十年以上，能耗適中，近年在工業(yè)廢水領(lǐng)域已開始大面積應(yīng)用。
散流曝氣，倒傘形狀，氧利用率大約8%-12%。原理類似旋流，氣流撞向鋸齒進行切割，但因為氣流分散，沖擊力弱，切割力度弱，氣泡較大，氧利用率較低，能耗高又無攪拌作用，使用的越來越少。
表曝，由于葉輪的離心拋射和提升作用，水不斷呈水幕狀被拋向水面，從而帶進空氣；適用于水淺的氧化溝池型，水深時充氧效果不佳，隨著土地緊張，水深增加，新建項目使用表曝的越來越少。
列表比較三種常見曝氣形式
通過以上比較，三種曝氣工藝各自的優(yōu)缺點和適用場景，一目了然。旋流的不停產(chǎn)安裝是一大優(yōu)勢，既避免了停產(chǎn)損失，也避免了清淤費用，以及更換帶來的安全事故風(fēng)險。壽命十年以上，免檢修，還能夠大大降低污水站的人工成本。
能耗方面。旋流與微孔氧利用率雖然差異較大，但微孔氧利用率不斷衰減，而旋流穩(wěn)定不變，同時因旋流的α值（從清水到污水時，曝氣器氧利用率的下降程度）較小，兩者長期能耗基本持平。通過實際應(yīng)用案例檢測，進口微孔新品***年的能耗比雙噴嘴旋流低約15%，從第二年開始持平。微孔在結(jié)垢堵塞破損后，如未及時更換氧利用率會驟降，所以部分改造案例中還出現(xiàn)了旋流比微孔節(jié)能的現(xiàn)象。
旋流的風(fēng)阻低，風(fēng)壓穩(wěn)定無變化，利于風(fēng)機的平穩(wěn)運行，尤其是風(fēng)機為磁浮或空浮時。如某園區(qū)污水廠，水深7米，使用微孔4年后，風(fēng)壓上升到90kpa，能耗上升嚴(yán)重，出風(fēng)量卻下降嚴(yán)重，新購風(fēng)機時不得已選型為100Kpa，而使用旋流，風(fēng)壓可長期穩(wěn)定維持在80kpa以內(nèi)。
旋流與射流相比，所需的風(fēng)機風(fēng)量相差不大，通常射流泵能耗即是旋流比射流所節(jié)省的能耗。
隨著土地緊張，在不擴建的情況下，要提升污水的處理量，往往需要將水深和污泥濃度提的更高，對曝氣器不堵塞、風(fēng)阻穩(wěn)定的要求趨高，旋流的使用會愈加成為趨勢。下面重點講述一下旋流曝氣。
旋流曝氣器的氧利用率
旋流曝氣技術(shù)，自日本引進，目前旋流產(chǎn)品有原裝進口的，也有購買日本***后在國內(nèi)進行生產(chǎn)研發(fā)的，更多則是仿制，質(zhì)量參差不齊。
不同品牌的旋流曝氣器，氧利用率差別較大。以氧利用率分別是18%和22%進行比較，看似只差4%，實際需風(fēng)量相差接近20%，意味著能耗相差近20%（正確的計算公式應(yīng)是18/22=80%）。在風(fēng)機風(fēng)量處于臨界值時，這個差異還會直接導(dǎo)致溶氧是否達標(biāo)。購買旋流曝氣器時可讓廠家提供國家給排水設(shè)備檢測中心的檢測報告，以證明產(chǎn)品的氧利用率。
雙噴嘴旋流曝氣器的氧利用率，通常比單噴嘴高出15%左右。單雙噴嘴旋流曝氣器氧利用率差異較大，原因主要是氣泡被切割次數(shù)和在水中停留的時間差異較大。不同品牌的單噴嘴旋流曝氣器，氧利用率也存在差異的原因主要是噴嘴是否作變徑處理以及切割頭是否嚴(yán)格按照流體力學(xué)進行排布。
旋流曝氣器的材質(zhì)
旋流曝氣器常見材質(zhì)是：ABS、PA66、高分子復(fù)合材料。在性能上，PA66優(yōu)于ABS，純PA66要優(yōu)于“PA66+玻纖”。部分廠家制作時為便于注塑成型會在PA66中添加玻璃纖維，這樣硬度雖然提升但會增大表面摩擦系數(shù)，導(dǎo)致容易結(jié)垢。高分子材料具有一定的研發(fā)門檻，原料價格較貴，但具備其它材料無可比擬的自潤滑、抗結(jié)垢、耐磨、耐沖擊、耐酸洗、不易吸水等性能特點，近年以上海泰譽為首的一些廠商已經(jīng)開始將高分子材料應(yīng)用于旋流曝氣器中。
高濃廢水和含鈣廢水曝氣器選型注意事項
高濃廢水和含鈣廢水，使用單噴嘴旋流曝氣器，久了也會出現(xiàn)結(jié)垢堵塞現(xiàn)象，主要是因為單噴嘴筒體中的交叉片結(jié)構(gòu)以及材質(zhì)容易結(jié)垢。此類廢水，適合使用高分子材料制作的雙噴嘴旋流曝氣器，一是高分子材料具備自潤滑抗結(jié)垢的性能，二是雙噴嘴旋流曝氣器內(nèi)部無交叉片阻礙，口徑大不易堵塞。三是，雙噴嘴旋流的錐體形成文丘里效應(yīng)，對污泥卷吸力更強，更能阻止污泥沉積。
旋流曝氣器安裝注意事項
不恰當(dāng)?shù)陌惭b方式，會嚴(yán)重影響旋流使用壽命。側(cè)面進氣的曝氣器，本體與豎管之間須使用兩根直桿進行固定，確保進風(fēng)管不會單獨受力。***好選用進風(fēng)管是一次成型且加粗加厚的曝氣器，防止在長期高頻振動下螺絲松散或進風(fēng)管斷裂。曝氣器與管路通常在池外提前焊接好，在人工搬運或使用吊車起吊過程中，注意***不能讓曝氣器一端觸地受力。較深的水池，豎管管材須管粗壁厚，以防止擾度過大。豎管和橫管連接處，可以加斜撐固定以防止斷裂。
