不停产检修曝气系统在污水处理中的应用
摘 要:本文介绍了在污水处理中好氧阶段的可不停产检修的曝气系统，重点阐述了实现不停产检修的曝气系统的曝气器选用及下垂式曝气系统、上浮式曝气平台、漂浮式曝气悬链三种布气装置。该技术能够实现污水处理厂的不停产检修，保证污水处理设施的连续运行，具有很高的推广价值。
关键词:污水处理;曝气系统;不停产检修
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目前在污水处理中应用最广泛的是生化处理技术。生化处理过程主要分为厌氧（缺氧）消化反应和好氧消化反应两个阶段。其中，好氧处理阶段可消解污水中40%～60%的污染物。而无论采用哪一种好氧技术，都需要曝气器。曝气器在生物池中的作用是提供微生物生长、繁殖所需的氧气，并最大限度地与污水中的好氧物质和微生物混合接触以达到最佳的生化反应效果。
以往无论采用何种曝气器，在进行检修、更换时，都必须把曝气池中的水排空才能进行，所以企业在检修污水处理系统时，必须停止生产，因而会造成较大的经济损失，而且当曝气器出现问题时，如不能及时维修、更换，就会影响好氧处理过程，增加系统负荷和运营成本，甚至还可能造成处理后出水不能达标。
经过多年的实践摸索，我们成功研制出不需排空池水即能进行曝气器的检修、更换的技术，为企业解决了检修污水处理系统时需停产的难题。本技术已经在国内数百个工程实践中得到成功应用，效果良好。
1 不停产检修的曝气系统简介
曝气系统由鼓风设备（鼓风机）、曝气器、布气装置和连通管路组成。除去鼓风设备的影响，曝气系统处理效果的好坏，关键取决于曝气器和布气装置。
2 曝气器的选用
20世纪70年代后期，国外各种曝气器开始进入我国，经过30多年的发展，国产曝气器有了很大进步，不仅种类繁多，功能和寿命也有了很大的提高和延长，而且价格便宜。几种目前常用的曝气器的功能和特点比较见下表。
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在诸多的工程实践中，我们选用了膜片管式曝气器—管状可变微孔曝气器（可变微孔曝气管）。
该曝气器按负压设计，是一种具有微孔曝气、防堵塞、有效服务面积大、气泡直径小和氧气利用率高等特点的高效曝气设备。其氧气利用率达20%以上（经同济大学环境保护产品质量监督检验中心检验，在4m水深中，用清水淹没测试，氧气利用率为29%）。可变微孔曝气管的膜采用高质量的进口原材料，可确保其使用寿命。该曝气器已在工程中长期运行使用，取得了良好的曝气效果。
3 布气装置的设计
在工程实践中，我们主要采用了三种布气装置来实现不停产检修，即下垂式曝气系统、上浮式曝气平台和漂浮式曝气悬链。
（1）下垂式曝气系统（见图1及题图1）
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可变微孔下垂式曝气系统是根据水中氧气的转移原理及目前各种充氧布气装置的特点而研究开发出来的，它是一种更为理想的溶氧效率高、检修方便、操作可靠的布气装置。该装置的空气支管装在池体水面以上以避免与污水接触，不易被腐蚀。曝气器通过连接管与空气支管相连接，悬挂在水中。
检修时，先关闭阀门，打开活接头，将要检修的曝气器同连接管从空气支管上取下，把曝气器同连接管从水中提上来即可进行检修、更换。每个曝气单元只需2名工人用半小时即可完成，无需排掉池中的污水。
应用该布气装置的示范工程有广州胜兴隆服装有限公司污水站（12000吨/日）、江阴花园污水处理厂（10000吨/日）等。
（2）上浮式曝气平台（见图2及题图2）
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可变微孔上浮式曝气平台是根据工程实践及客户需求，在下垂式曝气系统的基础上开发出来的另一种布气装置。它的曝气单元是采用一条空气支管伸入池底，在池底部通过“丰”字型空气支管分别与管式曝气器相连组成。在“丰”字型平台的另一端设一条支管作为辅助支撑，支撑水管上端铰接于池顶面的池体上。空气支管、支撑管的底端在池底部有定位的结构，以保证每个单元的确定位置。
在检修时，关闭通往检修单元的气阀，打开连接法兰和铰接销，将空气支管、“丰”字型平台、支撑管等组成的单元部件提出水面进行检修、更换。由于可变微孔曝气管内部留存有一定量的空气，曝气平台有一定的浮力，所以更换一个单元曝气平台，一般只需2～3名工人用半小时的时间即可完成，且不用排空池水。“上浮式曝气平台”也因此得名。
应用该布气装置的示范工程有广州新洲环保工业园水质净化厂（50000吨/日）、东莞市建晖纸业有限公司污水站（40000吨/日）、中山市国泰染整有限公司污水站（30000吨/日）等。
（3）漂浮式曝气悬链（见图3及题图3）
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漂浮式曝气悬链技术是对引进的德国百乐克悬链曝气技术加以改进而成。其是将可变微孔曝气管通过空气支管连接在水面的漂浮链（水平漂浮的空气管）上。漂浮链用球接头铰接在鼓风机送空气的主管路上，每条漂浮链可在池中的一定区域内作蛇形摆动。另外，由于气泡从曝气管表面逸出并在向上运动的过程中，会不断受到水流流动、漂浮链摆动等的扰动，因此气泡不是垂直向上运动，而是斜向运动，这样就延长了气泡在水中的停留时间，同时也提高了氧气传递的效率。由于该曝气系统没有水下固定部件，所以维修时不用排干池中的水，只需将漂浮链下的曝气器提起即可。
该布气装置尤其适用于好氧池面积较大的污水处理系统，现已在数十个工程实践中取得了良好的效果。应用该布气装置的示范工程有中山市锦兴制衣实业有限公司污水站（6000吨/日）、广州市经济技术开发区永和小区污水处理厂（6000吨/日）等。
4 曝气系统的特点
上述曝气系统的可变微孔曝气管，停留在水深4～5m处，气泡从其表面逸出时，直径约为50μm。如此微小的气泡有助于污水和氧气接触面积的增大以及氧气传送效率的提高。与其他曝气装置相比，该曝气装置具有以下优点：（1）曝气均匀，节省动力，效果好；（2）维护简单，检修方便，实现了不停产检修；（3）不易被腐蚀，使用寿命长等。
该系统空气连接管水下安装材料均采用防腐耐用管材，可延长曝气设备的使用寿命；同时由于可变曝气管布置于池底部，对池体的泥水会起到很好的搅动作用，可使污水和氧气混合更均匀，反应更彻底，从而使好氧系统曝气均匀、效率高，提高了好氧系统的去污功效。
5 结语
（1）不停产检修的曝气系统普遍适用于各种市政生活污水处理厂和工业污水处理工程（非地埋式处理工程）。该项技术已在100多项工程中得到成功应用并不断完善；污水类别涉及到纺织印染废水、造纸废水、化工废水和市政生活污水等。该项技术对保证污水处理设施的连续运行具有十分重要的意义，在水处理领域中具有广阔的应用前景，能够产生极大的经济效益。
（2）本文主要是根据部分工程实践选用的管式曝气器来进行论述。选用其它种类曝气器时，采用本文论述的布气装置，也可实现好氧系统的不停产检修，但应先做些相关试验。
参考文献：
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[2] 许保玖.当代给水与废水处理原理[M].北京：高等教育出版社，1990.
[3] 黄长盾，吴之丽，唐宝忠.不同试验对充氧性能影响的试验研究[J].中国给 水排水.1993，9（6）.
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