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關于微孔曝氣器選型的探討

　　1985年，天津紀莊子污水處理廠從英國霍克公司訂購了26000個直徑178㎜的鐘罩型剛玉曝氣器，此后，各地相繼開發(fā)推出了200～300㎜的微孔曝氣器，國家給水排水研究于93年制定了微孔曝氣器行業(yè)標準，通過多年的實踐，又相繼開發(fā)了多種曝氣器，而如何正確選用曝氣器的型式及品牌很值得討論，本文擬對此提出幾點看法，供設計、使用單位參考。

一、幾種微孔曝氣器的比較： 

　　曝氣器在生物池的作用：提供微生物生長、繁殖所需氧氣，并大限度與污水中的好氧物質(zhì)和微生物混合接觸達到生化反應的好效果。常用幾種曝氣器的功能、特點比較：

二、曝氣器銷售市場現(xiàn)況 

　　1、由于國內(nèi)該行業(yè)起步較晚，從事系統(tǒng)研究、開發(fā)、應用結合的生產(chǎn)商、供應商國內(nèi)寥寥無幾，普遍不具備系統(tǒng)的科研、生產(chǎn)、應用、信息反饋，改良機制，因此國外產(chǎn)品的材料質(zhì)量上具有相當?shù)膬?yōu)勢。例如：國外膜片正常使用壽命可達5～8年甚至更長時間。
　　2、供應商與設計部門對產(chǎn)品系統(tǒng)性能在技術銜接上尚有相當?shù)木嚯x，往往導致產(chǎn)品不能物盡其用。例如：發(fā)達國家EPDM膜只推薦用于市政污水，硅腈合成膜片（silicone）推薦用于含油污水，氨基甲酸脂膜片（URETHANE）推薦用于化工污水等等，國產(chǎn)膜片品種單一，三元乙丙膜片（EPDM）配方上尚不很過關，卻通用于各種污水處理項目。
　　3、國內(nèi)一些劣質(zhì)產(chǎn)品，對客戶產(chǎn)生誤導。例如：有個別產(chǎn)品膜片正常使用不到幾個月即有破損、變質(zhì)的情況出現(xiàn)。
　　4、操作、維護不當導致對產(chǎn)品的偏面認識。例如：某小型污水站，曝氣系統(tǒng)調(diào)試時水位剛淹沒曝氣器即用高壓大氣量工作，導致膜片爆裂。
　　5、受傳統(tǒng)觀念影響，沿用同行業(yè)早年投運的曝氣型式照搬，使一些性能優(yōu)越的曝氣產(chǎn)品不能及時推廣運用。
　　凡此種種原因，勻容易混淆用戶的正確認識，發(fā)達國家選用生物池曝氣器型式雖品種繁多，總體來看，近年大型污水處理項目選用膜片式曝氣器為主，膜片式曝氣尤以管式曝氣普及并取得良好的使用效果。對國內(nèi)污水行業(yè)具有一定的借鑒作用。

三、曝氣膜片受力分析 

　　微孔曝氣器的膜片因構造不同受力有很大差別，根據(jù)“小垂度理論”，盤式膜片，如果充氣后其變形為零時，其膜片的拉應力就是無窮大。因此，氣壓使膜片產(chǎn)生變形，氣壓高變形大，相應應力也大。同時，相同的氣壓，曝氣器膜片的不同構造產(chǎn)生不同的內(nèi)部應力。據(jù)此，我們可將各種膜片式曝氣器膜片內(nèi)的應力作一分析：
　　1、直徑500㎜盤式膜片，按充氣后膜片鼓起（撓度）為50㎜計，如圖

　　設氣壓為60kpa=0.6kg/㎝³，簡化計算，取單位截條，用小垂度理論，可計算截條的拉力為：

　　H＝pL²/8f，
　　式中：p－0.6kg/㎝²L－50㎝
　　　　　f－5㎝
　　代入H＝0.6×50²/8×5＝37.5kg＝375kN
　　膜片厚按0.2㎝計，則膜片內(nèi)應力為：
　　37.5/0.2×1=187.5kg/㎝²=18.75Mpa
　　超過合成橡膠扯斷強度（4～14Mpa）。
　　2、直徑300㎜盤式膜片，充氣后膜片撓度按30㎜計，則膜片內(nèi)應力H＝0.6×30²/8×3×0.2＝112.5kg＝11.25Mpa
　　3、球冠形曝氣器，膜片成球形，取直徑為250㎜，充氣壓力按60kpa，簡化計算，取截條應力
　　H＝0.6×25/2×0.2＝37.5/㎝²＝3.75Mpa
　　4、管式曝氣器，其膜片直徑按100㎜計，內(nèi)應力
　　　H＝0.6×10/2×0.2＝15kg/cm²=1.5Mpa
　　從以上計算可知，在相同充氣壓力條件下，管式曝氣器膜片內(nèi)應力小。

四、微孔曝氣器的構造分析 

　　膜片式微孔曝氣器要求膜片打孔，孔徑小，氣泡小，孔多氣泡就多，充氧效率就高，然而孔太多的結果，往往造成膜片的壽命縮短。因此，膜片的加工，要求應充氧、膜片壽命的雙重優(yōu)化，不能偏廢。
　　其次是曝氣器的抗浮要求問題，曝氣器錨固力不足造成上浮事故，都有發(fā)生。天津紀莊子污水處理廠引進英國曝氣設備，曾按國外圖紙要求，用專用工具，對每個錨固點都進行拉力測定。而管式膜片曝氣器，其布管為雙層構造，壓縮空氣在夾層中，污水能進入核心管道，使浮力減弱，確保了曝氣器的穩(wěn)定性。
　　還有曝氣器冷凝水的排出，也是運行中的重要問題，曝氣器的曝氣孔如能設在底部，就可既曝氣又排水了，這也是管式曝氣器的優(yōu)點之一。
　　對于SBR工藝來說，生化池集曝氣沉淀在同一水池內(nèi)完成，污泥必將沉積于曝氣器表面，對盤式曝氣器而言，相對來說比較容易堵塞，而對管式曝氣器的底部曝氣孔來說就不易堵塞了。因此，目前采用SBR（含CASS工藝、CAST工藝、ICEAS工藝等）工藝的工程都采用管式曝氣器是有其道理的。

五、結論 

　　對國內(nèi)污水行業(yè)高質(zhì)量的膜片管式曝氣器，具有推廣價值，原因：
　　1.系統(tǒng)綜合造價低
　　2.氧利用率高
　　3.可間歇運行，不堵塞
　　4.阻力損失衡定，一般在300～500㎜水柱。
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