凌清成 馮生華 程吉鴻 1985年，天津紀(jì)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，國家給水排水研究中心于93年制定了微孔曝氣器行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，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(shè)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，并最大限度與污水中的好氧物質(zhì)和微生物混合接觸達(dá)到生化反應(yīng)的最佳效果。常用幾種曝氣器的功能、特點比較： | 序號 | 品名 | 用途 | 功能 | 可 靠 性 | 優(yōu) 點 | 弊 端 | | 1 | 剛玉曝氣器 | A/O、 A2/2 | 充氧、 混流 | 多次清洗再生 可使用8～10年 | 適用介質(zhì)較復(fù)雜的工業(yè)或城市污水 | 阻力損失升高較快，氧利用率一般，易結(jié)垢；系統(tǒng)需設(shè)置清洗和排污裝置 | | 2 | 膜片盤式曝氣器 | A/O、 A2/2 | 一般國產(chǎn)膜片1～3年 進(jìn)口膜片5～8年或更長時間 | 布置均勻氧利用率較高 | 運行3～6個月，阻力損失達(dá)600㎜水柱以上，需及時清洗（酸洗）；系統(tǒng)需設(shè)置排污裝置 | | 3 | 膜片球冠式曝氣器 | A/O、 A2/2、 SBR、 CAST | 國產(chǎn)可靠產(chǎn)品2～3年或更長時間 | 布置均勻氧利用率較高，可靠性較好 | 需及時清洗（酸洗）；系統(tǒng)需設(shè)置排污裝置 | | 4 | 膜片管式曝氣器 | A/O、 A2/2、 SBR、 CAST | 一般國產(chǎn)膜片0.5～2年 進(jìn)口膜片5～8年或更長時間 | 1.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300～500㎜水柱 | 起始阻力損失比盤式曝氣高100～200㎜水柱 | | 5 | 膜管懸掛式（鏈?zhǔn)剑┢貧馄?/TD> | 氧化塘 百樂克 | 進(jìn)口膜片5～8年或更長時間 | 1.具有管式曝氣器優(yōu)點 2.設(shè)置簡單 3.節(jié)省大量的土建構(gòu)作物 | 使用場合受局限 |
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，專業(yè)從事系統(tǒng)研究、開發(fā)、應(yīng)用結(jié)合的生產(chǎn)商、供應(yīng)商國內(nèi)寥寥無幾，普遍不具備系統(tǒng)的科研、生產(chǎn)、應(yīng)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(dāng)?shù)膬?yōu)勢。例如：國外膜片正常使用壽命可達(dá)5～8年甚至更長時間。
2、供應(yīng)商與設(shè)計部門對產(chǎn)品系統(tǒng)性能在技術(shù)銜接上尚有相當(dāng)?shù)木嚯x，往往導(dǎo)致產(chǎn)品不能物盡其用。例如：發(fā)達(dá)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(guān)，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(dǎo)。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(hù)不當(dāng)導(dǎo)致對產(chǎn)品的偏面認(rèn)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(dǎo)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)品不能有效推廣運用。
凡此種種原因，勻容易混淆用戶的正確認(rèn)識，發(fā)達(dá)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最為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(gòu)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(yīng)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(yīng)應(yīng)力也大。同時，相同的氣壓，曝氣器膜片的不同構(gòu)造產(chǎn)生不同的內(nèi)部應(yīng)力。據(jù)此，我們可將各種膜片式曝氣器膜片內(nèi)的應(yīng)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(shè)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/㎝2
L－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(yīng)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(yīng)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(yīng)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(yīng)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(yīng)力最小。 四、微孔曝氣器的構(gòu)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(jié)果，往往造成膜片的壽命縮短。因此，膜片的加工，要求應(yīng)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(jì)莊子污水處理廠最早引進(jìn)英國曝氣設(shè)備，曾按國外圖紙要求，用專用工具，對每個錨固點都進(jìn)行拉力測定。而管式膜片曝氣器，其布管為雙層構(gòu)造，壓縮空氣在夾層中，污水能進(jìn)入中心管道，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(shè)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。
最后，對于SBR工藝來說，生化池集曝氣沉淀在同一水池內(nèi)完成，活性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(jié)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。
國際著名膜式曝氣器供應(yīng)商的產(chǎn)品質(zhì)量比較可靠，但價格普遍比國產(chǎn)產(chǎn)品高好幾倍，對于國內(nèi)污水處理建設(shè)項目的有限資金是一對矛盾，這方面國內(nèi)生產(chǎn)商機遇與挑戰(zhàn)并存。近幾年，“宜興市凌泰環(huán)保設(shè)備有限公司”已與“德國IBBS公司”膜片供應(yīng)商建立了合作，正潛心對八大系列曝氣器系列化生產(chǎn)，采用進(jìn)口系列膜片配合自產(chǎn)改良型骨架件、管配件。取長補短，系列產(chǎn)品擁有自產(chǎn)知識產(chǎn)權(quán)，性能不亞于國外同類產(chǎn)品，綜合造價比原產(chǎn)地整套造價降低60%，近年沈陽仙女河污水廠（20×104m3/d）等大型污水處理廠均已選用，取得良好使用效果，與進(jìn)口產(chǎn)品相比具有競爭優(yōu)勢。 參考文獻(xiàn)： 1、B·K卡楚林 小垂度柔線計算理論
2、馮生華 城市中小型污水處理廠建設(shè)與管理
凌清成：宜興市凌泰環(huán)保設(shè)備有限公司總裁
馮生華：天津市市政工程設(shè)計院
程吉鴻：沈陽市環(huán)保局污控處處長
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