曝氣器布氣管路研究

劉德華

（湖南中南水務(wù)環(huán)?？萍加邢薰?湖南長沙 410014）

引言

曝氣在污水處理廣泛采用，是使空氣與水強烈接觸的一種手段，其目的在于將空氣中的氧溶解于水中，或者將水中不需要的氣體和揮發(fā)性物質(zhì)放逐到空氣中[1]。目前的曝氣系統(tǒng)分為機械曝氣與鼓風(fēng)曝氣，機械曝氣是通過設(shè)置在池體表面上的電機帶動曝氣機械攪動水體充氧，其噪聲較大，氧利用率不高，逐漸脫離市場；鼓風(fēng)曝氣是鼓風(fēng)機械通過鋪設(shè)在池體底部的管路及曝氣器構(gòu)件向上傳遞空氣，其氧利用率相對較高，無噪聲，在污廢水好氧生物處理中，越來越受青睞。工程中，曝氣管路的布置與曝氣器的好壞直接影響到整個曝氣系統(tǒng)的優(yōu)劣，以及運行情況的好壞，直接影響到污水處理的效率和正常運轉(zhuǎn)費用，有的甚至影響到整個污水處理廠系統(tǒng)運轉(zhuǎn)的成敗。

常規(guī)工程中曝氣管路采用“梳子”狀管路布置，運行中，該布氣管路系統(tǒng)在端點和低位區(qū)積泥，不能沖出管外，以造成管道堵塞的缺點，池體出現(xiàn)局部布氣不均勻現(xiàn)象，隨著時間推移，局部布氣不均勻現(xiàn)象加?。浑S后出現(xiàn)“非字”狀管路布置，但同樣不能很好的解決運行中產(chǎn)生的局部布氣不均勻現(xiàn)象；隨之提出“目字”狀管路布置。

2 實驗條件

2.1 試驗設(shè)置

工程中，常規(guī)的布氣管路有“梳子”狀管路與“非”字狀管路，均采用單橋式。擬改變布氣方式采用回流環(huán)路，以布氣均勻，減少管路堵塞現(xiàn)象為主形成“目”字型管路。

實驗以“目”字狀布氣管路（管路2）為主，并以“非”字狀管路（管路1）進行對比實驗。管路1中，分別位于邊墻上設(shè)有溶氧儀1、溶氧儀2及溶氧儀3；管路2中同樣位于邊墻上同樣位置設(shè)有溶氧儀4、溶氧儀5及溶氧儀6，各溶氧儀距曝氣器頂端500mm。

環(huán)境及設(shè)備條件：

環(huán)境溫度：20℃

曝氣池：5000mm×6000mm×6000mm

供氣設(shè)備：D14×18-2.5/6000羅茨風(fēng)機

測量儀器：氣體測量：LEB-40轉(zhuǎn)子流量計 精度0.2m3/h SJG-203溶氧測定儀精度±0.03mg/L

電子秒表精度1/100秒

試驗裝置如圖1。

圖1 “非”字狀布氣管路（管路1）與“目”字狀布氣管路（管路2）

2.2 試驗方法及步驟

2.2.1 曝氣試驗方法

為了進行比較，試驗對象為自來水，測試風(fēng)量為2.5Nm3/h，有效水深5m，距槽底380mm處放置旋混曝氣器，分別以“非字”狀與“目字”狀進行對比。在水質(zhì)、風(fēng)量、大氣壓強等因素不變的條件下，連續(xù)曝氣；將池體中充滿水，調(diào)節(jié)“非”字狀與“目”字狀管路各進氣主管流量一致后，投加還原劑（硫酸鈉）和催化劑（硫酸鈷）進行脫氧，待水中溶解氧濃度降為零后開始曝氣，同時記錄水中溶解氧濃度隨曝氣時間的變化值，直到水槽中溶解氧濃度達到飽和為止。

2.2.2 曝氣試驗步驟

（1）在試驗水槽中注入自來水至預(yù)定水深，將溶氧儀探頭置于同一預(yù)定高度，開啟鼓風(fēng)機，待鼓風(fēng)機運行穩(wěn)定后，調(diào)節(jié)空氣閥使流量計1、流量計2、流量計3及流量計4數(shù)據(jù)一致。

（2）測定水中溶解氧值，待溶解儀穩(wěn)定后記錄溶解氧值（該溶解氧為飽和溶解氧），并計算所需還原劑及催化劑量（還原劑量=24×溶解氧值×有效體積；催化劑量=1.9×有效體積）。

（3）用溫水完全溶解還原劑（硫酸鈉）和催化劑（硫酸鈷）后，倒入兩曝氣槽中，并適當攪拌。

（4）待槽內(nèi)溶解氧濃度降至零時，啟動鼓風(fēng)機，調(diào)節(jié)總空氣閥，使空氣流量迅速達到2.5Nm3/h。

（5）分別記錄溶氧儀讀數(shù)，時間間隔0.5min，當溶氧儀讀數(shù)達到飽和溶解氧值時為止。

2.2.3 試驗數(shù)據(jù)

開啟鼓風(fēng)機后，管路1與管路2通以同樣大小流量的空氣量，并以間隔0.5min同時記錄管路1與管路2上的各溶氧儀數(shù)據(jù)，具體數(shù)據(jù)如表1。

表1 溶氧氧濃度與時間關(guān)系

通過管路1上布置的3個溶氧儀與管路2上的3個溶氧儀測定數(shù)據(jù)分別進行溶氧儀1與溶氧儀4、溶氧儀2與溶氧儀5及溶氧儀3與溶氧儀6的1對1對比可看出，“目”字狀管路中，溶解氧數(shù)據(jù)變化較快，具體見表2。

表2 溶解氧變化平均值

通過表2數(shù)據(jù)顯示“非”字型管路（管路1）每0.5min變化的平均值為 0.509mg/L、0.507 mg/L、0.509 mg/L，“目”字型管路（管路 2）每0.5min變化的平均值為0.579 mg/L、0.577 mg/L、0.579 mg/L，“目”字型管路較“非”字型管路溶解氧傳遞快。

2.2.4 試驗結(jié)果

通過表1、表2可以看出“目”字狀管路較“非”字狀管路中溶解氧變化快。鼓風(fēng)機開啟后，“目”字狀管路起始數(shù)據(jù)較“非”字狀管路起始數(shù)據(jù)躍升較快，通氣7.5min時，“目”字狀管路中溶解氧基本飽和，8.5min時“非”字狀管路中溶解氧基本飽和；在一定程度上“目”字狀管路的布設(shè)減少了鼓風(fēng)曝氣轉(zhuǎn)化時間。“目”字狀布氣管路屬回流環(huán)路布設(shè)，從多端位補充曝氣器氣源，降低了管路中曝氣器出現(xiàn)堵塞現(xiàn)象，阻力損失較??；“非”字狀布氣管路屬單橋式管路布設(shè)，當管路中某處曝氣器出現(xiàn)堵塞現(xiàn)象，阻力損失劇增，出現(xiàn)局部曝氣不均勻，隨著時間推移，不均勻現(xiàn)象加劇，進而造成停機檢修。

結(jié)語

“目”字管路布置方式在一定程度上縮短了曝氣轉(zhuǎn)化時間，屬回流布氣管路，布氣均勻，避免了布氣局部短路現(xiàn)象，具有安全可靠、阻力損失小等特點，為曝氣系統(tǒng)運作減少一定的能耗，為節(jié)能降耗提供了一種可行性的發(fā)展方法。