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给水生物接触氧化池两种不同曝气系统的比较研究

摘要：生物接触氧化法作为给水生物预处理工艺，近年来得到了日益广泛的工程实际应

用。本文对给水生物接触氧化法预处理工程中常用的两种曝气系统（微孔曝气器曝气和

穿孔管曝气），作了充氧性能、系统造价、运行成本及运行管理等方面的比较研究。研

究表明，在实际工程应用中，采用微孔曝气器的曝气系统优于采用穿孔管的曝气系统。

关键词：微孔曝气器生物接触氧化池穿孔管充氧性能运行成本

近些年来，随着工农业的迅速发展，城市化建设加快，城市人口膨胀，引起了城市

工业与生活用水大量增加；同时，相应的污染排放量也在逐年增加，导致了饮用水水源

普遍受到污染，饮用水水质恶化。在给水处理领域中引入生物预处理，已成为微污染水源

水处理的技术发展方向和有效手段之一。在我国，给水工程实践中常用生物接触氧化法作

为生物预处理工艺。在该方法中，曝气系统的选择直接关系着整个生物预处理工艺的充

氧性能、处理效果、运行成本和管理操作。本文结合中试试验和工程实践对这两种不同曝

气系统作了多方面的比较与分析

1生物接触氧化池的两种曝气系统

为提高氧的利用率，生物接触氧化池宜采用气水逆向流设计。一般用鼓风机鼓风曝

气，曝气设备分布于池底；气流自下向上流经填料区，水流自上向下流经填料区。曝气系

统一般采用微孔曝气系统或穿孔曝气系统。

微孔曝气系统一般采用膜片式微孔曝气器作为曝气设备，池中填料一般采用弹性填

料，设计气水比一般取0.7左右。

穿孔曝气系统采用穿孔管作为曝气设备，池中填料可采用颗粒填料或弹性填料，设计

气水比一般取1左右。

2充氧性能比较

通过对中试装置的清水充氧试验，对两种不同曝气方式的标准状态充氧性能作了测

试，并对以下几项充氧性能评定指标作了比较与分析。

(1)标准状态下的氧总转移系数KLas（h-1）——曝气器在标准状态(水温

20℃、1atm大气压强)的测试条件下，在单位传质推动力作用时，单位时间向单位体积水

中传递氧的数量；

KLas=KLa(T)·1.024(20-T)

(1）

式中KLa(T)——水温为T℃条件下，氧气的总转移系数（h-1）；

T——测定时的实际水温（℃）。

KLa(T)=2.303lg[(c3-c1)/(c3-c2)]×［60/(t2-t1)]

（2）

式中Cs——液体中的氧气溶解度（mg/L）；

C1、C2——在t1、t2时间（以min计）所测得的氧气浓度（mg/L）。

(2)氧气转移率dc/dt（mg/L.h）——曝气器在标准状态的测试条件下,单位体积内氧

气的转移速率；

dC/dt=KLas·Cs(20)

（3）

式中dC/dt——单位体积内氧气的转移速率，简称氧气转移率（mg/L.h）；

Cs(20)——标准状态下的氧气在清水中的溶解度，Cs(20)=9.17mg/L。

(3)充氧能力R0(kgO2/h)——曝气器在标准状态的测试条件下，单位时间向溶解氧为

零的水中传递的氧量:

R0=KLas·V·Cs(20)·10-3,（kgO2/h）

(4)

式中V——液体体积（m3）。

(4)氧利用率EA（％）——曝气器在标准状态的测试条件下，传递到水中的氧量占曝

气器供氧量的百分比:

EA=(R0/S)×100%

（5）

式中S——供氧量(kgO2/h)；

S=0.21·1.331·GS

其中0.21——空气中氧所占比例；

1.331——标准状态下氧的容重(kg/m3)；

GS——供给空气量(m3/h)。

(5)充氧动力效率EP（kgO2/kW.h）——曝气器在标准状态的测试条件下消耗1kW.h

有用功所传递到水中的氧量。

Ep=R0/N

（kgO2/KW.h）（6）

式中N——消耗功率计算值；

N=HGsγ/102（kW）

其中H——空气压力(kg/cm2)；

γ——标准状态下的空气容重，γ=1.205(kg/m3)。

2.1清水充氧试验

本试验直接利用A型和B型生物接触氧化中试装置（见图1）为测试装置：A型生物

接触氧化池的填料区下方设微孔曝气器(微孔直