曝氣器布氣管路研究

劉德華

（湖南中南水務環保科技有限公司 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性物質放逐到空氣中[1]。目前的曝氣系統分為機械曝氣與鼓風曝氣，機械曝氣是通過設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；鼓風曝氣是鼓風機械通過鋪設在池體底部的管路及曝氣器構件向上傳遞空氣，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的優劣，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費用，有的甚至影響到整個污水處理廠系統運轉的成敗。

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

2 實驗條件

2.1 試驗設置

工程中，常規的布氣管路有“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路，以布氣均勻，減少管路堵塞現象為主形成“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。

環境及設備條件：

環境溫度：20℃

曝氣池：5000mm×6000mm×6000mm

供氣設備：D14×18-2.5/6000羅茨風機

測量儀器：氣體測量：LEB-40轉子流量計 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、風量、大氣壓強等因素不變的條件下，連續曝氣；將池體中充滿水，調節“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定水深，將溶氧儀探頭置于同一預定高度，開啟鼓風機，待鼓風機運行穩定后，調節空氣閥使流量計1、流量計2、流量計3及流量計4數據一致。

（2）測定水中溶解氧值，待溶解儀穩定后記錄溶解氧值（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）待槽內溶解氧濃度降至零時，啟動鼓風機，調節總空氣閥，使空氣流量迅速達到2.5Nm3/h。

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

2.2.3 試驗數據

開啟鼓風機后，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上的各溶氧儀數據，具體數據如表1。

表1 溶氧氧濃度與時間關系

通過管路1上布置的3個溶氧儀與管路2上的3個溶氧儀測定數據分別進行溶氧儀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，溶解氧數據變化較快，具體見表2。

表2 溶解氧變化平均值

通過表2數據顯示“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。鼓風機開啟后，“目”字狀管路起始數據較“非”字狀管路起始數據躍升較快，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”字狀管路的布設減少了鼓風曝氣轉化時間。“目”字狀布氣管路屬回流環路布設，從多端位補充曝氣器氣源，降低了管路中曝氣器出現堵塞現象，阻力損失較小；“非”字狀布氣管路屬單橋式管路布設，當管路中某處曝氣器出現堵塞現象，阻力損失劇增，出現局部曝氣不均勻，隨著時間推移，不均勻現象加劇，進而造成停機檢修。

結語

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