不停產檢修曝氣系統在污水處理中的應用
摘 要:本文介紹了在污水處理中好氧階段的可不停產檢修的曝氣系統，重點闡述了實現不停產檢修的曝氣系統的曝氣器選用及下垂式曝氣系統、上浮式曝氣平臺、漂浮式曝氣懸鏈三種布氣裝置。該技術能夠實現污水處理廠的不停產檢修，保證污水處理設施的連續運行，具有很高的推廣價值。
關鍵詞:污水處理;曝氣系統;不停產檢修
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目前在污水處理中應用最廣泛的是生化處理技術。生化處理過程主要分為厭氧（缺氧）消化反應和好氧消化反應兩個階段。其中，好氧處理階段可消解污水中40%～60%的污染物。而無論采用哪一種好氧技術，都需要曝氣器。曝氣器在生物池中的作用是提供微生物生長、繁殖所需的氧氣，并最大限度地與污水中的好氧物質和微生物混合接觸以達到最佳的生化反應效果。
以往無論采用何種曝氣器，在進行檢修、更換時，都必須把曝氣池中的水排空才能進行，所以企業在檢修污水處理系統時，必須停止生產，因而會造成較大的經濟損失，而且當曝氣器出現問題時，如不能及時維修、更換，就會影響好氧處理過程，增加系統負荷和運營成本，甚至還可能造成處理后出水不能達標。
經過多年的實踐摸索，我們成功研制出不需排空池水即能進行曝氣器的檢修、更換的技術，為企業解決了檢修污水處理系統時需停產的難題。本技術已經在國內數百個工程實踐中得到成功應用，效果良好。
1 不停產檢修的曝氣系統簡介
曝氣系統由鼓風設備（鼓風機）、曝氣器、布氣裝置和連通管路組成。除去鼓風設備的影響，曝氣系統處理效果的好壞，關鍵取決于曝氣器和布氣裝置。
2 曝氣器的選用
20世紀70年代后期，國外各種曝氣器開始進入我國，經過30多年的發展，國產曝氣器有了很大進步，不僅種類繁多，功能和壽命也有了很大的提高和延長，而且價格便宜。幾種目前常用的曝氣器的功能和特點比較見下表。
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在諸多的工程實踐中，我們選用了膜片管式曝氣器—管狀可變微孔曝氣器（可變微孔曝氣管）。
該曝氣器按負壓設計，是一種具有微孔曝氣、防堵塞、有效服務面積大、氣泡直徑小和氧氣利用率高等特點的高效曝氣設備。其氧氣利用率達20%以上（經同濟大學環境保護產品質量監督檢驗中心檢驗，在4m水深中，用清水淹沒測試，氧氣利用率為29%）。可變微孔曝氣管的膜采用高質量的進口原材料，可確保其使用壽命。該曝氣器已在工程中長期運行使用，取得了良好的曝氣效果。
3 布氣裝置的設計
在工程實踐中，我們主要采用了三種布氣裝置來實現不停產檢修，即下垂式曝氣系統、上浮式曝氣平臺和漂浮式曝氣懸鏈。
（1）下垂式曝氣系統（見圖1及題圖1）
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可變微孔下垂式曝氣系統是根據水中氧氣的轉移原理及目前各種充氧布氣裝置的特點而研究開發出來的，它是一種更為理想的溶氧效率高、檢修方便、操作可靠的布氣裝置。該裝置的空氣支管裝在池體水面以上以避免與污水接觸，不易被腐蝕。曝氣器通過連接管與空氣支管相連接，懸掛在水中。
檢修時，先關閉閥門，打開活接頭，將要檢修的曝氣器同連接管從空氣支管上取下，把曝氣器同連接管從水中提上來即可進行檢修、更換。每個曝氣單元只需2名工人用半小時即可完成，無需排掉池中的污水。
應用該布氣裝置的示范工程有廣州勝興隆服裝有限公司污水站（12000噸/日）、江陰花園污水處理廠（10000噸/日）等。
（2）上浮式曝氣平臺（見圖2及題圖2）
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可變微孔上浮式曝氣平臺是根據工程實踐及客戶需求，在下垂式曝氣系統的基礎上開發出來的另一種布氣裝置。它的曝氣單元是采用一條空氣支管伸入池底，在池底部通過“豐”字型空氣支管分別與管式曝氣器相連組成。在“豐”字型平臺的另一端設一條支管作為輔助支撐，支撐水管上端鉸接于池頂面的池體上。空氣支管、支撐管的底端在池底部有定位的結構，以保證每個單元的確定位置。
在檢修時，關閉通往檢修單元的氣閥，打開連接法蘭和鉸接銷，將空氣支管、“豐”字型平臺、支撐管等組成的單元部件提出水面進行檢修、更換。由于可變微孔曝氣管內部留存有一定量的空氣，曝氣平臺有一定的浮力，所以更換一個單元曝氣平臺，一般只需2～3名工人用半小時的時間即可完成，且不用排空池水。“上浮式曝氣平臺”也因此得名。
應用該布氣裝置的示范工程有廣州新洲環保工業園水質凈化廠（50000噸/日）、東莞市建暉紙業有限公司污水站（40000噸/日）、中山市國泰染整有限公司污水站（30000噸/日）等。
（3）漂浮式曝氣懸鏈（見圖3及題圖3）
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漂浮式曝氣懸鏈技術是對引進的德國百樂克懸鏈曝氣技術加以改進而成。其是將可變微孔曝氣管通過空氣支管連接在水面的漂浮鏈（水平漂浮的空氣管）上。漂浮鏈用球接頭鉸接在鼓風機送空氣的主管路上，每條漂浮鏈可在池中的一定區域內作蛇形擺動。另外，由于氣泡從曝氣管表面逸出并在向上運動的過程中，會不斷受到水流流動、漂浮鏈擺動等的擾動，因此氣泡不是垂直向上運動，而是斜向運動，這樣就延長了氣泡在水中的停留時間，同時也提高了氧氣傳遞的效率。由于該曝氣系統沒有水下固定部件，所以維修時不用排干池中的水，只需將漂浮鏈下的曝氣器提起即可。
該布氣裝置尤其適用于好氧池面積較大的污水處理系統，現已在數十個工程實踐中取得了良好的效果。應用該布氣裝置的示范工程有中山市錦興制衣實業有限公司污水站（6000噸/日）、廣州市經濟技術開發區永和小區污水處理廠（6000噸/日）等。
4 曝氣系統的特點
上述曝氣系統的可變微孔曝氣管，停留在水深4～5m處，氣泡從其表面逸出時，直徑約為50μm。如此微小的氣泡有助于污水和氧氣接觸面積的增大以及氧氣傳送效率的提高。與其他曝氣裝置相比，該曝氣裝置具有以下優點：（1）曝氣均勻，節省動力，效果好；（2）維護簡單，檢修方便，實現了不停產檢修；（3）不易被腐蝕，使用壽命長等。
該系統空氣連接管水下安裝材料均采用防腐耐用管材，可延長曝氣設備的使用壽命；同時由于可變曝氣管布置于池底部，對池體的泥水會起到很好的攪動作用，可使污水和氧氣混合更均勻，反應更徹底，從而使好氧系統曝氣均勻、效率高，提高了好氧系統的去污功效。
5 結語
（1）不停產檢修的曝氣系統普遍適用于各種市政生活污水處理廠和工業污水處理工程（非地埋式處理工程）。該項技術已在100多項工程中得到成功應用并不斷完善；污水類別涉及到紡織印染廢水、造紙廢水、化工廢水和市政生活污水等。該項技術對保證污水處理設施的連續運行具有十分重要的意義，在水處理領域中具有廣闊的應用前景，能夠產生極大的經濟效益。
（2）本文主要是根據部分工程實踐選用的管式曝氣器來進行論述。選用其它種類曝氣器時，采用本文論述的布氣裝置，也可實現好氧系統的不停產檢修，但應先做些相關試驗。
參考文獻：
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