水工艺设备基础第七章--黄廷林

第7章 曝气设备,主要内容 7.1 曝气设备的用途和分类 7.2 常用曝气设备结构与工作原理,7.1 曝气设备的用途及分类,1、曝气设备用途 在水处理工艺中,曝气设备是给水生物预处理、污水生物处理的关键性设备。其功能是采取一定的技术措施，通过曝气装置将空气中的氧气转移到曝气池的液体中，以供给好氧生物新陈代谢所需要的氧量，同时对池内水体进行充分均匀地混合，达到生物处理的目的。 曝气的主要作用： 充氧：向活性污泥微生物提供足够的溶解氧，以满足其在代谢过程中所需的氧量； 搅拌、混合：使曝气池内的各相物质处于悬浮状态。,7.1 曝气设备的用途及分类,2、曝气设备的分类 水处理中常用的曝气设备可分为以下几类：表面曝气设备、鼓风曝气设备、水下曝气设备、纯氧曝气设备器和深井曝气设备等。 表面曝气设备:表面机械曝气通过曝气机在水体表面旋转时产生水跃，把大量水滴和片状水幕抛向空中，水与空气充分接触，使氧很快溶入水体。充氧的同时，在曝气机转动的推流作用下，将池底层含氧量少的水体提升向上环流，不断充氧。 鼓风曝气设备:是使用具有一定风量和压力的曝气风机利用连接输送管道,将空气通过扩散曝气器强制加入到液体中,使池内液体与空气充分接触.,水下曝气设备：是在水体底层或中层冲入空气，与水体充分均匀混合，完成氧的气相到液相的转移，并具有搅拌的作用。 纯氧曝气设备：利用纯氧(富氧)代替空气进行曝气的活性污泥法生物处理过程。 深井曝气设备：深井一般达50150m，远远超过所有曝气池。深井中的高静压水为微生物提供更充足的溶解氧，同时井内混合液反复循环所造成的强烈搅拌作用，更强化了向微生物的传质作用。,7.1 曝气设备的用途及分类,7.2 表面曝气设备,在水体表面旋转时产生水跃水与空气的充分接触，使氧气很快溶入水体。 适用于中、小规模的污水处理厂。 按照转轴的方向不同可以分为立轴式和水平轴式两类。,立轴式表面曝气设备,图7-1 浮置式叶轮曝气机,图7-2 立式同轴布置叶轮曝气机 1-行星摆线针轮减速机；2机座； 3浮动盘联轴器；4轴承座； 5轴承；6传动轴；7叶轮,7.2 表面曝气设备,7.2 表面曝气设备,立轴式表面曝气设备,图7-3 倒伞形叶轮结构,立轴式表曝机,7.2 表面曝气设备,水平轴式表面曝气机 转刷曝气机,转刷曝气机,1电动机；2减速装置；3柔性联轴器；4转刷主体；5氧化沟池壁,曝气转刷转动，将空气带入水，同时推动水流，对微生物絮体有破坏作用.,工作中的曝气转刷,7.2 表面曝气设备,7.2 表面曝气设备,转刷组装,7.2 表面曝气设备,转盘曝气机,图7-6 转盘曝气机结构示意图,1-传动机构；2-联轴器；3-挡水坝；4-主轴；5-转盘；6-轴承座,曝气转盘“转碟”，盘片上有许多突出的槽，提高曝气效率，推动水流。,7.4 鼓风曝气设备,鼓风曝气设备的组成 鼓风机 空气扩散装置（曝气器） 空气输送管道 工作原理 鼓风机送出压缩空气 空气扩散装置（曝气器）使空气以微小气泡的形式逸出 空气在混合液中强烈扩散、搅动,7.4 鼓风曝气设备,图7-8 鼓风机的立体透视图 1叶轮；2调整机构；3进口导叶；4进气口； 5排气口；6机壳； 7密封；8轴承； 9增速齿轮,7.4 鼓风曝气设备,鼓风曝气设备的空气扩散装置主要分为：微气泡、中气泡、大气泡、水力剪切、水力冲击和空气升液等类型，一般在水下，也可以在水表面。大气泡型曝气装置因氧利用率过低，现在已极少采用。,常用的曝气器,7.4 鼓风曝气设备,微气泡空气扩散装置,7.4 鼓风曝气设备,微孔曝气盘的清水曝气,微孔曝气设备,7.4 鼓风曝气设备,微孔曝气器工程实例,7.4 鼓风曝气设备,微孔曝气器工程实例,7.4 鼓风曝气设备,中气泡扩散器 穿孔管：直径25-50mm的钢管或塑料管，孔眼直径23mm，孔开在管的下侧与垂直面成45度角，孔眼间距50100mm。孔眼出口气体流速一般10m/s，孔眼高于池底1020cm 。 莎轮管：金属管为骨架，外缠莎轮绳。金属管上开小孔，空气从绳缝隙中溢出。,7.5 水下曝气设备,置于被曝气水体中层或底层，将空气送入水中与水体混合，完成空气中的氧由气相向液相的转移过程。 多用于工业废水和城市生活污水的水化处理曝气池中，对污水和污泥进行混合充氧，活跃和繁殖好氧菌，在水源原位修复中应用较多。 按进气方式可分为压缩空气供气式与自吸空气式两类。 水下曝气机的突出优点是能够提高氧的转移速度；同时由于底边流速快，在较大范围内可以防止污泥沉淀；此外，无泡沫飞溅和噪声，避免了二次污染；在水下运行保温性好，尤其适合寒冷地区使用。发达国家还有深水曝气设备，深度大于10m，有的设计水深达30m。,射流式曝气机 利用水泵打入的水、泥混合的高速水流为动能，吸入大量空气。由于气、泥、水混合液在喉管中强烈混合搅动，氧迅速转移到混合液，从而强化了氧的转移过程。,7.5 水下曝气设备,7.5 水下曝气设备,射流曝气机,7.5 水下曝气设备,外形结构,7.5 水下曝气设备,泵式水下曝气机 泵式水下曝气机是集泵、鼓风机和混合器的功能与一体的曝气设备。 直接安装于池底对水体进行曝气。,自吸式螺旋曝气机 一种小型曝气设备。 安装于氧化沟（或曝气池）中，利用螺旋浆转动时产生的负压吸入空气，并剪切空气呈微气泡扩散，进而对水体充氧。同时具有混合推流的功能。 优点是安装容易，运行费用低，噪声小，操作也较简单。,7.5 水下曝气设备,水下叶轮曝气器 空气由水下通过环形穿孔管或喷嘴送入，水下叶轮由电动机及齿轮箱传动，将气泡打碎。 优点是可以调节风量，尤其适用于寒冷地区，无结冰及溅水。 缺点是既需设鼓风设备、搅拌设备，造价高，所需功率大。,水下叶轮曝气器示意图,1电动机；2平台；3轴； 4轴流叶轮；5辐流叶轮,7.5 水下曝气设备,7.5 水下曝气设备,扬水曝气器 具有充氧曝气与提水功能的新型曝气设备。通过直接给下层水体充氧和通过混合循环作用破坏水体分层，促进表层高溶解氧向下层传递，增加下层水体溶解氧。 水体循环混合功能，抑制藻类生长。 充氧功能，抑制底泥污染物释放。,图7-21 扬水曝气器结构图,7.6 其他曝气设备,纯氧曝气,纯氧代替空气，可以提高生物处理的速度。纯氧曝气池的构造见右图。,在密闭的容器中，溶解氧的饱和度可提高，氧溶解的推动力也随着提高，氧传递速率增加了，因而处理效果好，污泥的沉淀性也好。纯氧曝气并没有改变活性污泥或微生物的性质，但使微生物充分发挥了作用。,纯氧曝气的缺点是纯氧发生器容易出现故障，装置复杂，运转管理较麻烦。,7.5 其他曝气设备,深井曝气,气体在水中的溶解度与水深成正比 高效、节能、省地 对城市污水和工业废水均可应用，特别适用于寒冷地区和环境要求高的地区。,深井曝气处理流程,深井曝气池简图,