净水技术 一文了解曝气器的类型和性能对比

  （1）充氧，将空气中的氧转移到混合液中，以供活性污泥中微生物呼吸之需。（2）搅拌、混合。使混合液处于剧烈的混合状态，让活性污泥、溶解氧、有机物三者充分接触，同时阻止污泥沉积。

  曝，bào为工程技术沿用的习惯读音，原应发音pù。成语：一曝十寒，出自《孟子·告子上》：虽有天下易生之物也，一日暴之（“暴”同“曝”），十日寒之，未有能生者也。意思是：虽然是最容易生长的植物，晒一天，冻十天，也不可能生长。比喻勤奋的时候少，懈怠的时候多，没有恒心。

  曝气器之于水池，就如屋顶之于墙壁，性能寿命须搭配。不适合用经常漏雨、寿命短的茅草为顶。一是经常修补劳神费力。二是更换时，人去哪里住？ 曝气器，也更应该关注长期性能表现，而非一时。

  曝气器分为：微孔（盘式和管式）、射流、旋流（单喷嘴和双喷嘴）、散流（旋混）、表曝。

  微孔曝气，原理是挤压空气，从橡胶膜片的微孔中逸出，形成微小气泡扩散到水中。在6米清水中氧利用率可达30%以上，是氧利用率最高的曝气器。微孔曝气器更适合在生活废水等低浓度废水中使用，在工业废水中易堵塞破损，寿命较短。因无搅拌功能，有可能会出现污泥沉积。

  射流曝气，原理是循环水高速喷射，卷吸空气，在腔体内混合后，沿喷嘴方向射出。是较早应用于工业废水的一种曝气工艺，具备服务面积大，不易堵塞等优势。在6米清水中的氧利用率大约15%-21%。因需要额外配备循环水泵，能耗较大。在含钙废水中，喷嘴容易结垢堵塞。

  旋流曝气，原理是气流高速喷射，在筒体内与污水混合，旋转上升过程中被蘑菇头碰撞切割成微小气泡，同时底部形成负压卷吸池底污泥。

  旋流是最近几年兴起的一种新型曝气工艺，6米清水氧利用率大约18%-22%。因为能不停产安装，不易堵塞，寿命达十年以上，能耗又适中，近年在工业废水中已大量开始使用。

  散流曝气，倒伞形状，氧利用率大约8%-12%。原理类似旋流，气流撞向锯齿进行切割，但因气流分散，冲击力弱，切割力度弱，气泡较大，氧利用率较低，能耗高又无搅拌功能，使用的越来越少。

  表曝，由于叶轮的离心抛射和提升作用，水不断呈水幕状被抛向水面，从而带进空气；表曝适用于水浅的氧化沟池型，水深时充氧效果不佳。随着土地紧张，水深增加，新建项目使用表曝的越来越少。

  通过以上比较，三种曝气工艺各自的优缺点和适用场景，一目了然。旋流的不停产安装是一大优势，既避免停产损失，也避免清池的庞大费用和安全事故。

  曝气器的能耗，主要和氧利用率、空气阻力两个因素相关。但不一样的曝气器，清水氧利用率的比值并不等于污水能耗比值。从清水到污水中，氧利用率的变化程度（即α系数），各种曝气器并不相同。旋流和射流变化较小，微孔则较大。

  举例说明，桐乡申和污水厂，处理以印染废水为主的混合污水，曝气改造前后分别使用进口微孔管式曝气器和双喷嘴旋流曝气器。通过智慧水务系统精确监测分析，双喷嘴旋流的能耗比进口微孔新品第一年高约15%，第二年能耗数据开始趋平，根本原因就是微孔α系数较大，且随着结垢堵塞，空气阻力不断上升。

  烟台某园区污水厂，水深7米，使用微孔4年后，风压上升到90kpa，能耗上升严重，出风量却下降严重，新购风机时不得已选型为100Kpa，而使用旋流，风压可长期稳定维持在80kpa以内。

  旋流与射流相比：所需的风机风量几乎相同，射流泵能耗基本就是旋流比射流节省的能耗。两者整体能耗相差20%左右。

  旋流的缺点：因一般会用池顶吊装，需要用金属管材连接，管材造价远超过微孔用的塑料管材，初期投资较高。旋流寿命是微孔的数倍，需长期综合考量更换成本等才划算。如都采用池顶吊装或池底安装，两者造价则差异不大。另外因自身高度近60公分，旋流不适合4米以下水深使用，对生活废水水深要求更高。

  随着曝气池要求加盖，水深逐渐增加，污泥浓度慢慢的升高，对曝气器寿命久、不堵塞、免检修、不停产安装的要求趋高，旋流的使用愈加成为趋势。

  旋流曝气技术，自日本引进，目前旋流产品有原装进口的，也有购买日本专利后在国内进行生产研发的，更多则是仿制，质量参差不齐。关于旋流曝气器的重要几点：

  不同品牌不相同的型号的旋流曝气器，氧利用率差别较大。以氧利用率分别是18%和22%作比较，看似只差4%，实际需风量相差接近20%，意味着能耗相差近20%（正确的计算公式应是18/22=80%）。

  在风机风量或管路通风量处于临界值时，这个差异还会直接引发溶氧是否达标。购买旋流曝气器时可让厂家提供国家给排水设备检测中心出具的的检测报告，以证明产品的氧利用率。

  双喷嘴旋流曝气器，通常比单喷嘴的氧利用率高出15%左右（计算公式同上18/22=80%），问题大多是气泡被切割次数和在水中停留的时间差异较大。

  不同品牌的单喷嘴旋流曝气器，氧利用率也存在一定的差异的根本原因是：切割头是否按照流体力学进行排布，以及喷嘴是否做变径处理，以提升气流冲击力度，将气泡切割的更微小。

  旋流曝气器常见材质是：再生料、ABS、尼龙+玻纤、纯尼龙、超高分子材料。在性能上，尼龙优于ABS，纯尼龙优于“尼龙+玻纤”。为便于注塑成型，在尼龙中添加玻璃纤维，虽然会提升硬度，但会增大表面摩擦系数，导致容易结垢。

  超高分子材料具备一定的研发门槛，原料价格较贵，但具备其它材料无可比拟的自润滑、抗结垢、耐磨、耐冲击、耐腐蚀、耐酸洗、不易吸水等性能特点，近年一些厂商慢慢的开始将超高分子量混聚物材料应用于旋流曝气器中。

  不恰当的安装方法，会极度影响旋流常规使用的寿命。旋流曝气器的气流瞬间释放速度达30米/秒，存在高频振动。曝气器与竖管之间应使用两根直杆抱箍做固定，浑然一体，才能避免：进气法兰受力和振动，最终螺丝松散、曝气器散架。最好选用进气法兰和本体是一次注塑成型且加粗加厚的曝气器。

  曝气器与管路通常在池外提前焊接好，在人工搬运或使用吊车起吊过程中，注意一定不可以让曝气器一端触地受力。

  较深的水池，竖管须管粗壁厚，以防止扰度过大。竖管和横管连接处，可以用斜撑焊接固定，防止断裂。

  高浓废水和含钙废水，使用单喷嘴旋流曝气器，久了也会出现结垢堵塞现象，还在于单喷嘴筒体中的交叉片结构容易堵塞，以及材质容易结垢。此类废水，适合使用超高分子材料制作的双喷嘴旋流曝气器，一是双喷嘴旋流曝气器内部无交叉片阻碍，口径大，筒体通透不易堵塞。二是高分子材料具备自润滑、抗结垢、耐磨耐冲击性能。