曝气系统微孔曝气器的效率有多高?

微孔曝气系统一般是指能在水或污水中产生零点五亳米到四亳米直径气泡的扩散曝气系统。 所有扩散曝气系统都能产生一系列不同直径的气泡，但是，高效微孔曝气系统产生的零点五亳米到两亳米直径的气泡比例更高。

（1）微孔曝气器简介：

曝气是使空气与水强烈接触的一种手段，其目的在于将空气中的氧溶解于水中，或者将水中不需要的气体和挥发性物质放逐到空气中。换言之，它是促进气体与液体之间物质交换的一种手段。它还有其他一些重要作用，如混合和搅拌。空气中的氧通过曝气传递到水中，氧由气相向液相进行传质转移，这种传质扩散的理论，目前应用较多的是刘易斯和惠特曼提出的曝气原理：

双膜理论认为，在“气-水”界面上存在着气膜和液膜，气膜外和液膜外有空气和液体流动，属紊流状态；气膜和液膜间属层流状态，不存在对流，在一定条件下会出现气压梯度和浓度梯度。如果液膜中氧的浓度低于水中氧的饱和浓度，空气中的氧继续向内扩散透过液膜进入水体，因而液膜和气膜将成为氧传递的障碍，这就是双膜理论。显然，克服液膜障碍zui有效的方法是快速变换“气-液”界面。曝气搅拌正是如此，具体的做法就是：减少气泡的大小，增加气泡的数量，提高液体的紊流程度，加大曝气器的安装深度，延长气泡与液体的接触时间。曝气设备正是基于这种做法而在污水处理中被广泛采用的。

（2） 微孔曝气器的 产品规格参数

膜片式微孔曝气器是80年代研制的zui新型曝气装置，采用三元乙丙橡胶作为橡胶膜管，具有耐热、耐臭氧、耐酸碱、化学稳定性好等优点。该装置曝气气泡直径小，气液界面直径小，气液界面积大，气泡扩散均匀，不会产生孔眼堵塞，耐腐蚀性强，经上海同济大学环境工程学院和中国市政工程华北设计院进行清水和污水充氧测试，并经50多家用户多年使用效果良好（比常规产品固定旋混式曝气器，散流式曝气器和曝气软管能耗降低40%，或增加污水处理量40%）。特别适用于城市污水和大型工厂新建扩建和老曝气池改造，且曝气池可间歇运行。

产品规格参数：

膜片式微孔曝气器规格：Φ215mm，Φ260mm，300mm

服务面积：0.25－0.55m2/个，0.35-0.75m2/个

曝气膜片运行平均孔隙：80-100微米

 空气流量：1.5-3m3/个h

 氧总转移系数：kla（20℃）0.204-0.337min-1

氧利用率：（水深3.2m）18.4-27.7%

充氧能力：0.112-0.185KgO2/m3h

充氧动力效率：4.46-5.19KgO2/kwh

曝气阻力：180-280mmH2O

微孔曝气器的作用：首先能维持有效的气水接触，在生物氧化作用不断消耗氧气的情况下保持水中一定的溶解氧浓度；在曝气区内产生足够的混合作用和水的循环流动。

 （3）曝气头的主要特点如下： 

1、将传统曝气器的平片状橡胶膜片改为带延伸补偿的橡胶膜片，膜片周边区域加厚具有足够的延伸补偿量，可以自由回弹，避免了因应力集中而导致的膜片撕裂，大大延长了使用寿命。

2、在膜片与支撑板之间采用密封性能更好的反扣折式结构，并有效地避免了膜片的脱落现象。

3、膜片采用一种内在的止回阀设计——中心加厚无孔设计，当关闭供气后，在水压及膜片自身弹性的作用下，膜片的中心回落在薄膜托板的孔上，而未打孔的区域恰好覆盖住空气释放孔，像止回阀一样能防止液体倒流进曝气系统中去。

4、膜片采用进口三元乙丙胶（EPDM）制成，抗老化、耐腐蚀、经久耐用。

5、独特的开孔技术使曝气器气泡释放均匀，产生的气泡直径细密，可减少对污泥颗粒的剪切破坏作用。

 6、通用标准3/4″螺纹接口，可采用螺纹连接，也可采用软连接，密封性能更好，并能有效避免因曝气器工作时产生的振动而导致的连接件断裂。

 7、最高可耐100℃高温，可用于水深达10米的深池曝气。

（4）微孔曝气器的特性：

该装置曝气气泡直径小，气液界面直径小，气液界面积大，气泡扩散均匀，不会产生孔眼堵塞，耐腐蚀性强，经上进行清水和污水充氧测试，并经50多家用户多年使用效果良好（比常规产品固定螺旋曝气器，散流曝气器和穿孔管曝气器能耗降低40%，或增加污水处理量40%）。特别适用于城市污水和大型工厂新建扩建和老曝气池改造，且曝气池可间歇运行。

曝气装置由曝气器、布气管道、三通、四通、弯头、调节器、连接件、清除装置等组成。布气管道按通常的环形布置，曝气器按供气量和池形布置密度，曝气器和布气管道的连接采用G3/4螺纹连接，底座为内螺纹（固定于布气管道上）曝气器为外螺纹，安装时先把调节器按所需尺寸用膨胀螺栓固定在池底，然后用抱箍把布气管道固定在调节器上，为防止其它作业如电焊火花和土建时，混凝土等重物 损坏曝气装置，必须等土建工程结束后在放水前把曝气器装上，为防止管道和连接部分漏气，应放水超过曝气器10cm左右底深度试漏，然后通气如发现有管道连接部分漏气应及时排除，然后正式投运。

（5）微孔曝气器的优势：

污水处理厂曝气器设备的性能及水质条件是影响曝气头充氧性能的重要因素，比较了清水及不同表面活性剂浓度下橡胶膜曝气器的曝气充氧性能，以标准氧传质效率(SOTE)为评价指标，得出了不同工况及膜孔参数下曝气头充氧性能的变化规律。结果表明：在清水条件下，SOTE随着通气量、膜孔间距、曝气膜孔孔径的增大而降低;表面活性剂条件下的SOTE(αSOTE)随着表面活性剂浓度的增大而降低;修正系数(α，αSOTE与SOTE的比值)随着曝气膜孔孔径的增大而增大，膜孔孔径越小，表面活性剂对橡胶膜曝气器充氧性能的抑制作用越大。曝气头系统能耗约占污水处理厂能耗的45%～75%，因此曝气器系统的设计及运营效果对节能降耗意义重大。对于曝气设备而言，曝气器的性能及稳定性对曝气系统至关重要。近年来，橡胶膜微孔曝气器由于其良好的充氧性能而被广泛应用于污水处理厂。

（6）膜片式微孔曝气器系统结构：

膜片式微孔曝气器系统主要由曝气器底座，上螺旋压盖，空气均流板，合成橡胶膜片等部件组成，其构件材质均采用工程塑料，组装时，只要将微孔橡胶曝气膜片套在空气均流板上，并置入带有密封线的管式曝气器底座内，然后用上螺旋压盖拧紧即可。空气管道采用聚丙烯或ABS工程塑料管(根据用户需要选择)，在上面焊有3/4内螺纹接头，微孔曝气头直接拧固在布气管道上，安装使用方便，有利于维护检修。由于膜片式微孔曝气器可满布在曝气池底部，在池中溶解氧均匀，可适用于各种池型和深度，也可对原有曝气池进行改造，使其提高效果。

1、膜片式微孔曝气器一般均匀布置于曝气池底部，根据国外资料介绍，对推流式曝气池多采用渐减的曝气方式、一般为35%、27%、23%、15%的四段布置，这种布置方式，能使曝气系统进一步达到优化运行和节能的效果。

2、膜片式微孔曝气器竖向布置时，曝气器的表面距池底为200mm或空气管的中心距池底为120mm。

3、空气管设计应考虑为压力平衡，zui好联成环网，每组支干管应设置阀门，便于调节空气量，空气管设计流速，干管为15-15m/s;支管为5m/s，空气管安装时，应保持水平，管道沿池髓和池底敷设时应设支架固定，空气管和空气连接处要用橡胶软管连接。

4、安装曝气器时，必须按设计要求的位置进行，准确无误地用管道支、

（7）微孔曝气器优越性 
膜片式微孔曝气器是80年代研制的zui新型曝气装置，该装置曝气气泡小、气液面积大，气泡扩散均匀，不会产生孔眼堵塞，耐腐蚀性强。但通过多年的运行出现了一些难以解决的不足。如：膜片脱落、膜片撕裂、膜片打不开、污泥进入支气管等问题。因本公司研究开发部与国内外许多院校和科研单位合作吸收国际先进经验攻克了各项技术难关，对膜片曝气器进行了改革，研制开发了二十一世纪国际先进水平的新一代盘式膜片微孔曝气器。曝气是使空气与水强烈接触的一种手段，其目的在于将空气中的氧溶解于水中，或者将水中不需要的气体和挥发性物质放逐到空气中。换言之，它是促进气体与液体之间物质交换的一种手段。它还有其他一些重要作用，如混合和搅拌。

（8）微孔曝气器的充氧性能：

在一定范围内，曝气器的充氧性能随着孔径的增大而降低;于江忠等认为，在曝气强度为0.05m3/(m2·s)、微孔曝气器头膜片开孔眼数量为15时，曝气效果zui好;ROSSO等认为，表面活性剂在气液界面的积累会降低传质速率，而且相对于表面曝气和粗孔曝气，微孔曝气系统中降低程度更大;DAVIES认为，少量表面活性剂能使气液界面产生一层附加的薄膜，这层薄膜所产生的应力会阻碍表面运动;罗涛等在中试规模上研究了十二烷基苯磺酸钠(SDBS)对微孔曝气氧传质的影响，发现SDBS质量浓度在0～20mg/L变化时，氧总转移系数(KLa)先减小后增大;另外有学者则认为，表面活性剂会减小气泡直径，提高气泡表面黏度和弹性，从而促进氧传质。因此，本研究比较了清水及不同表面活性剂浓度下橡胶膜曝气器的曝气充氧性能，以标准氧传质效率(SOTE)为评价指标，得出了不同工况及膜孔参数下曝气充氧性能的变化规律，以期对曝气头生产厂商有一定的指导价值。
（9） 使用微孔曝气头时应注意以下几个问题：

1、检查安装和风管接触式0密封圈是否有良好的压缩空气压力，否则损失过大。
  2，由于充气材料是橡胶和工程材料，安装后应及时浸入1米深的水中，不能直接暴露在阳光下，否则其寿命会受到直接影响。
  3、在安装曝气头之前，必须严格清理压缩空气管路系统中的杂质，如焊接渣、砂等，必须清除池内的杂质，否则会堵塞膜的微孔。

（10）曝气器曝气膜片表面积与服务面积的比值。
②通气量：每个曝气器在标准状态下，单位时间内充入水中的空气量。用标准通气量、zui大通气量及zui小通气量表示。
③标准氧转移速率(sotr)：微孔曝气器在标准状态(大气压0.1mpa，水温20°c)的测试条件下单位时间向溶解氧浓度为零的水中传递的氧量。
盘式曝气器
④标准氧转移效率(sote)：标准专题下溶入水中的氧量与曝气器供氧量之比。
⑤比标准氧转移效率(ssote)：标准条件下(气体完全干燥(零湿度)并在0°c和0.1mpa)下每米水深溶入氧的百分数或每米水深供气1立方所溶入的氧量。
⑥理论动力效率(e)：曝气器在标准状态测试条件下，每小时消耗1千瓦有用功所传递到水中的氧量。

⑦阻力损失(rl)：曝气器在标准通气量下的动态湿压力损失。曝气器的阻力损失越大，代表鼓风系统的功率就需更大或者鼓风系统的台数增多，同时电耗损失加大，关乎污水处理厂的经济运行成本。所以需将曝气器的阻力损失控制在标准值内。

（11）微孔曝气器与微孔曝气盘有何不同

市场上对比多见的有微孔曝气器和微孔曝气盘，这两种都是用来处理污水的设备，二者既存在一样的当地，也存在一些不同。那么微孔曝气器与微孔曝气盘那个非常好一些.
1、微孔曝气器合适用于条式的装置，微孔曝气盘则合适用于盘式的装置。
2、曝气管自身是不沉入水底的，假如要条式装置，需求固定，并且条式装置对长度有必定的请求，有的是5米/条，有的是10米/条，太长的话，后面没有气量不能出气，达不到曝气增氧的作用。
3、微孔曝气盘是由曝气管绑定在盘式框架上而成，曝气量大，装置便利，直接用软管衔接就可以，捕捉直接拉起盘就可以，不影响。
4、归纳来说，室内育苗池，小池塘，合适微孔曝气器装置。室外池塘，大面积养殖，合适微孔曝气盘装置。

（12）微孔曝气器的工作状态如何呢？

微孔曝气器的形式有很多，常用的两种如下：

一种是由粗瓷或刚玉等烧结而成的普通曝气管，这种管壁在烧结过程中产生许多极微小的孔隙，它的主要特点是能产生微小的气泡，气泡直径约0.1～0.2mm，气、液接触面积大，氧利用率高，一般可达到20～25%;其缺点是气压损失较大，易堵塞，送入的空气需经过滤处理，易损坏，一旦损坏，氧利用率就开始快速下降。

另一种是管式膜片微孔曝气管。这种曝气管的安装方式与前一种基本一样，但其自身的结构却有很大的区别，它是由一个用ABS或UPVC制成的管子作为布气管，管壁上开有通风孔，布气管外周覆盖着合成橡胶制成的膜片，膜片被金属卡子固定在管子上。在合成橡胶膜片上用激光等方法打出均匀分布的孔眼。

（13）微孔曝气器施工方法：

微孔曝气器固定在空气管路系统上的方式有两种：螺纹式硬连接方式和应力膨胀软连接方式。一般采用自应力膨胀软连接方式。软连接件采用与膜片材料一样EPDM，具有很好的抗震性及密封性，可有效避免因空气冲击产生震动而使连接部位产生断裂现象，同时使连接部位具有更可靠、有效的密封性能，管路上设有加强块以增加软连接的可靠性；同时，软连接件与管路之间不用胶水固定，所以更换或维修更方便。

2、曝气装置由，曝气器、布气管道、三通、四通、弯头、调节器、连接件、清除装置等组成。布气管道按通常的环形布置，微孔曝气器（按供气量和池形布置密度，曝气头和布气管道的连接采用G3/4螺纹连接，底座为内螺纹（固定于布气管道上）曝气头为外螺纹，安装时先把调节器按所需尺寸用膨胀螺栓固定在池底，然后用抱箍把布气管道固定在调节器上，为防止其它作业如电焊火花和土建时，混凝土等重物损坏曝气装置，必须等土建工程结束后在放水前把曝气头装上，为防止管道和连接部分漏气，应放水超过曝气头10cm左右底深度试漏，然后通气如发现有管道连接部分漏气应及时排除，然后正式投运。

（14）微孔曝气器的安装

微孔曝气器的安装需要使用一个特殊的具有方孔的安装连接器。(根据布气方管的开孔直径的大小，如果开孔孔口相对较大则需要将一个配有三元乙丙橡胶（EPDM）密封垫PVC或PP连接器以确保与空气分配管的连接的紧密)在紧固曝气管时，为防止曝气管转动，可以使用一个直径为5至6MM的螺丝起子插在相对的曝气管尾端的孔内。使用一个正方形转力矩钳来旋紧曝气管。安装过程如下：

1、将M10螺杆旋入曝气管内的内螺纹插入口，直至手擂无松动感为止(约1CM深)，当了螺杆旋入内部螺纹插入口后，需要使用一个装有安装连接器的转力矩钳，在另一端用螺丝起子插入曝气管末端的槽内固定曝气管来旋紧曝气管，在旋紧曝气管时，不能手紧握曝气膜，以防曝气膜被扭曲。

 2、使用一把螺丝起子固定曝气管，螺丝起子必须处于垂直位置。

 3、使用转力矩钳旋紧另一根曝气管，其zui大转矩为35Nm。

  4、根据使用转力矩钳旋紧曝气管后曝气膜凹槽的位置，曝气管仅能在被旋转半圈以确保曝气膜的凹槽处于垂直位置。

5、如果EPDM密封垫压缩的不均匀，需要更换新的密封垫进行紧固。

（15）微孔曝气器安装要求:

1.微孔曝气器的安装应按照系统平面图、安装图的要求布置。

2. 布气支管中心距池底约180- 200MM (或按图纸要求)，允许水平高度误差值土10MM。

3.曝气头表面距池底约230- 250MM (或按图纸要求)，且曝气器安装后底盘与管中心线水平误差不超过5MM。

4.微孔曝气头安装前，应将空气干管、支管内部吹扫干净。

5. 曝气器空气支管固定支架应可调。调整后同一曝气池内曝气器盘面标高zui大误差不应大于5MM,两曝气池之间的曝气器盘面标高zui大误差不应大于10MM或按设计要求。

6. 曝气器空气支管固定支架应有足够的锚固力。与池底进行锚固应考虑所受浮力。

7. 各曝气単元没有独立的排汚管路，并伸出水面且没有岡冂。

（16）微孔曝气器安装完成后，还需对曝气系统进行泄露检查：

3步泄露试验：

   1、往曝气池内注入清水至曝气器管体的一半高处，曝气器顶部要保持在水面之上

   2、打开供气阀门依次检查：(1)连接管套;(2)高压软管和布气管间的结合部；(3)管体表面；(4)微孔曝气器和布气方管间的螺纹口；(5)布气方管和冷凝水管等处有无泄露。

   3、发现泄露则重新安装，或者更换有缺陷的部件。

   第二步泄露试验：

   1、继续注水至高于微孔曝气器50cm处

   2、检查：(1)高压软管法兰接头处；(2)微孔曝气器管体；(3)再次检查*步泄露试验过的地方有无泄露。

   3、发现泄露重新安装，或者更换有缺陷的部件。

   第三步泄露试验：

   1、将水位升高到距下落法兰约100cm处

   2、检查：(1)整个布气管；(2)下落管和布气管的结合部；(3)排水管及其连接因水压增加对原先试验过的部位观察有无泄露。

（17）微孔曝气器怎么选更合适？
基本要求看似结构简单的微孔曝气器应满足一系列互相予盾，有些甚至是不可分离的相互对应的要求：
1、为了尽可能的降低曝气器的能耗，曝气器的空气阻力损失理论上应该为零;要保证生物池长度方向何布气均匀，曝气器的阻力应足够大;
2、为了保证较高的氧利用率，曝气器扩散的气泡直径应足够小;要使污水充分混合，保证活性污泥处于悬浮状态，微孔曝气器扩散的气泡直径应足够大，
3、曝气器扩散的气泡应该较小，这样就能保证较高的氧利用率，如果要使污水充分混合，保证活性污泥处于悬浮状态，那么曝气器的的气泡直径就应该大一点为好。
曝气器的选择，要根据您所使用的环境和条件来选择，只要提前做好分析一般就万无一失的。

（18）在一体化设备该如何选择微孔曝气器呢？

曝气是污水处理技术中重要一个环节。通过对污水中中注氧，使污水或是工业废水的污染程度得到一定的缓解，达到排放标准。从而降低对于水资源的重复污染达到环保的效果。

管式曝气器：外径69mm，长度根据用户需要定，常规为580mm 、800mm和1000mm。长度在580mm以下采用挤出或模压成型，长度大于580mm采用挤出成型。膜管上以1.5mm大小、2×2.5mm的间距打孔，能产生直径1-3mm的均匀微小气泡。膜管顶部有15mm长无气孔区，当中断供气时膜片立即恢复原状，对空气入口起自动防逆流作用。

微孔盘式曝气器：采用三元乙丙橡胶，具有耐热、耐臭氧、耐酸碱、化学稳定性好等特点，与一般橡胶膜相比，可大大提高其使用寿命。规格有：215mm、260mm、300mm，有平型、弧形和球冠形。

服务面积：0.25－0.55m2/个，0.35-0.75m2/个，

氧利用率：（水深3.2m）18.4-27.7% ，

充氧能力：0.112-0.185KgO2/m3h，

充氧动力效率：4.46-5.19KgO2/kwh

曝气阻力：180-280mmH2O

（19）一般曝气器管道安装需要注意：

1.供风管道为钢管时，必须对管道内进行严格防腐处理，管道外也宜做防腐处理。管内防腐可采用厚δ=150μ的铝合金热喷涂或其它方法。

2.布气支管允许水平高度误差值±10mm。

3.微孔曝气器底盘与布气支管连接后，底盘平面与管轴线水平误差不应大于5mm。

4.微孔曝气器固定支架应可调。调整后同一曝气池内曝气器盘面标高zui大误差不应大于5mm，两曝气池之间的曝气器盘面标高，zui大误差不应大于10mm或按设计要求。

5.供风支管的间距应通过计算确定，但不宜小于0.5m。

6.为便于检修和更换曝气头，也可采用可提式微孔曝气器装置。