鼓風曝氣在污水處理系統中的作用

（天津大沽化工股份有限公司，天津345000）

1 污水處理系統簡介

1.1 處理水量及水質指標

我公司環氧丙烷分廠環保工段的污水處理裝置設計處理能力為4萬t/d。處理后的污水可以滿足天津市《污水綜合排放標準》（DB12/356-2008）中的二級標準所要求的水質指標。污水處理裝置進水混合水質指標和處理后滿足的水質指標見表1。

表1 污水指標

1.2 工藝流程

1.2.1 各處理單元作用

1）預處理單元：預處理單元由鐵柵欄和均質沉淀池組成，其主要作用是攔截大多數漂流物，去除污水中懸浮物和大部分SS。

2）一段生化處理：一段生化處理單元由一段A/O法曝氣池、一段沉淀池、污泥回流系統和提升泵組成，該單元是利用活性污泥法去除污水中大部分的有機污染物和氨氮。

3）二段生化處理：二段生化處理由二段接觸氧化池、二段沉淀池組成，該單元是利用生物膜法進一步去除污水中的有機污染物，使處理后水質達標。

4）污泥處理單元：污泥處理單元由污泥濃縮池、污泥提升泵系統組成，該單元主要是將系統產生的污泥進行濃縮，然后通過壓濾進行脫水處理。

5）曝氣單元：曝氣系統由鼓風機和曝氣設備組成，該單元主要是為生化處理單元提供氧氣，保證系統溶解氧充足，確保生化處理單元正常運行。

6）壓濾單元：壓濾單元由泥漿儲罐、泥漿提升泵和壓濾機等系統組成，該單元為公司電石渣漿、皂化渣漿、電解鹽泥、電站脫硫渣漿及污水處理場內生化污泥等進行壓濾脫水處理。

7）深化處理單元：深化處理單元由加藥系統、混凝池及纖維轉盤濾池組成，該單元功能是進一步降低污水中氨氮及SS濃度。

1.2.2 工藝流程圖（見圖1）

2 曝氣系統的應用

本文詳述的曝氣系統主要應用于生物污泥處理過程中，其作用為將大量空氣鼓入水體中，為微生物新陳代謝提供充足的溶解氧延長微生物生長曲線從而達到充分處理水體污染物的作用。在生物處理系統中，如果將懸浮的生物污泥稱為污水處理系統的血液，那么曝氣系統就是整個系統的心臟。只有曝氣系統穩定正常的運行為水體中提供充足的溶解氧才能保證生物處理的持續進行近而達到將污染物分解處理的目的。下面將詳述曝氣系統在污水處理中的作用。

圖1

2.1 處理過程及參數

污水經過均質沉淀后進入一段A/O池，大部分有機物在一段曝氣池中得到處理。一段曝氣池設計水力停留時間為17.4h，分成2個系列，池中間的隔斷使污水折流，以增加廢水與微生物的接觸時間。A/O池中，O池是好氧段，需保證充足溶解氧進行好氧生化反應；A池是缺氧段，在沒有曝氣只有潛水攪拌的情況下進行缺氧生化反應。O池的作用主要是去除污水中的BOD，并在充分好氧的條件下，將污水中的NH3-N轉化為硝態氮；A池的作用主要是將回流混合液中的硝酸鹽氮轉化成氮氣，排出水體，降低廢水中的總氮濃度，同時，降解廢水中部分BOD。

本單元單組進水量保持在833m3/h，波動上限不超過30%，即單組進水量不得大于1080m3/h；反應池A段內溶解氧DO平均維持在0.5mg/L以下，O段內DO平均維持在3～6mg/L之間，單池DO不得低于2mg/L；A段反應池潛水攪拌器為滿負荷運行，保持24小時運轉。一段A/O池的泥水混合液進一段沉淀池進行泥水分離。

為保證生化處理系統的溶解氧充足并給A/O池O段提供攪動混合的動力，曝氣為7臺風機（J-501abcdefg），5開 2備。其中 4臺鼓風機（J-501abcd）用于A/O池的供氣，3開1備；3臺鼓風機（J-501efg）用于二段曝氣池供氣，2開1備，保證生化處理各個單元的正常用氣。

2.2 曝氣理論和曝氣方法

構成活性污泥法有三個基本要素：一是引起吸附和代謝作用的微生物；二是廢水中的有機物，它是處理的對象；三是溶解氧，沒有充足的溶解氧，好氧微生物既不能生存也不能發揮氧化分解作用。作為一個有效的處理工藝，還必須使微生物、有機物和氧充分接觸，只有密切的接觸才能互相作用。因而在充氧的同時，必須使混合液懸浮固體處于懸浮狀態。充氧和混合的重要過程是通過曝氣設備來實現的。曝氣的好壞決定了活性污泥法的能耗和處理效果。要達到良好的效果，曝氣設備的選擇還必須和曝氣池的構造相配合。

氧傳遞的規律可以用著名的雙膜理論解釋，即在氣液界面存在兩個膜，一個氣膜和一個液膜，當氧氣分子在氣液界面傳遞時受到氣膜的阻力和液膜的阻力。從而可以總結出影響氧傳遞的影響因素。

在氧轉移過程中大部分阻力來自液膜，在污水處理過程中，污水的水質、溶解氧的飽和度、污水水溫、污水的紊流程度等。

污水中含有鹽類或短鏈脂肪酸等時，它們將在氣液界面形成一層分子膜阻礙氧分子的擴散轉移。而水體溫度對氧的轉移影響最大，水溫上升水的粘度降低擴散系數提高液膜厚度隨之降低，使得氧傳遞速率下降。總的來說水溫的降低有利于氧的轉移。從膜理論的原理來看在氧傳遞速率一定的情況下氣液界面的接觸面積越大氧傳遞量越大。所以污水的紊流程度決定氧的轉移。

活性污泥法的曝氣方式大致分為兩種，鼓風曝氣和機械曝氣。鼓風曝氣系統有鼓風機、空氣管路系統和浸沒于混合液中的空氣擴散器組成。擴散器時整個鼓風曝氣系統的關鍵部件，其作用是將空氣分散成空氣泡，增大空氣和混合液的接觸面積，把空氣中的氧溶解于水中。鼓風曝氣是水下曝氣，機械曝氣則是表面曝氣。機械曝氣時用安裝于曝氣池表面的曝氣機來實現的。兩種曝氣各有優缺點，但鼓風曝氣主要用于深池曝氣而機械曝氣則主要用于淺池曝氣。

2.3 散流曝氣器

我廠所采用的散流曝氣器是用來增加水處理過程中污水含氧量的工具。散流曝氣器由齒形曝氣頭、齒形帶孔散流罩、導流板、進氣管及鎖緊螺母等部件組成。其安裝示意圖見圖2。

散流曝氣器由玻璃鋼或ABS整體成形，具有良好的耐腐蝕性。帶有鋸齒的散流罩為倒傘形，傘形中圓處有曝氣孔起到均勻整個散流罩的作用，可降低能耗，并將水氣混合均勻分流，減少了曝氣器對安裝水平度的要求。散流罩周邊部有向下微傾的鋸齒以求進一步切割氣泡。空氣由上部進入，經反復切割提高了氧利用率。

圖2

3 小結

本文簡單闡述了污水處理工藝及曝氣的原理，體現了鼓風曝氣在污水處理過程中的重要性。針對個參數的研究表明我公司所采用的曝氣方法及設備具有耐腐蝕、低能耗和氧利用率高的特點。但在實際生產中還是發生了曝氣器脫落和堵塞的現象，需進一步的研究探討。