3,曝氣方法及曝氣設備的選擇與計算

　　⑴曝氣方法與曝氣設備

　　曝氣設備是活性污泥法污水處理工藝系統中的重要組成部分,通過曝氣設備向曝氣池供氧,同時曝氣設備還有混合攪拌的功能,以增強污染物在水處理系統中的傳質條件,提高處理效果.曝氣方法主要有以下幾種:

　　①鼓風曝氣

　　鼓風曝氣就是利用風機或空壓機向曝氣池充入一定壓力的空氣,一方面供應生化反應所需要的氧量,同時保持混合液懸浮固體均勻混合.擴散器是鼓風曝氣的關鍵部件,其作用是將空氣分散成空氣泡,增大氣液接觸界面,將空氣中的氧溶解于水中.曝氣效率取決于氣泡大小,水的虧氧量,氣液接觸時間和氣泡的壓力等因素.

　　目前常用的空氣擴散器主要有:

　　a.微孔擴散器;b.中氣泡擴散器;c.大氣泡擴散器;d.射流擴散器;E.固定螺旋擴散器.

　　鼓風曝氣系統中常用的鼓風機為羅茨鼓風機和離心式風機.羅茨鼓風機在中小型污水廠較為常用,單機風量在80 m3/min以下,缺點是噪聲大,必須采取消音,隔音措施.當單機風量大于80 m3/min時,一般采用離心式鼓風機,噪聲較小,效率較高,適用于大中型污水廠.

　　②機械曝氣

　　機械曝氣也稱為表面曝氣,機械曝氣器大多以裝在曝氣池水面的葉輪快速轉動,進行表層充氧.按轉軸方向不同,可分為立式和臥式兩類.常用的立式表面曝氣機有平板葉輪,倒傘型葉輪和泵型葉輪等,臥式表面曝氣機有轉刷曝氣機和轉盤曝氣機等.曝氣葉輪的充氧能力和提升能力同葉輪浸沒深度,葉輪的轉速等因素有關,在適宜的浸深和轉速下,葉輪的充氧能力最大,并可保證池內污泥濃度和溶解氧濃度均勻.

　　一般而言,機械曝氣常用于曝氣池較小的場合,可減少動力消耗,維護管理也較方便.鼓風曝氣供應空氣的伸縮性較大,曝氣效果也較好,一般用于較大的曝氣池.

　　⑵鼓風曝氣設備的選擇和計算

　　鼓風曝氣設備的設計內容包括:空氣擴散器的選擇和布置,空氣管路布置及其計算,選擇鼓風機并計算所需的臺數.其中擴散器按需氧量要求的氧轉移量選擇,鼓風機臺數及管路計算是根據供氣量確定的.

　　管路計算包括:布置管道系統,確定每段最大輸氣量,根據流量和經濟流速計算管徑,計算壓力損失.從鼓風機房到曝氣池上的空氣干管,可按經濟流速為10～15m/s計算管徑.通向擴散設備的支管,可按空氣流速為4～5m/s計算管徑.空氣管道的壓力損失包括摩擦損失和局部損失兩部分.摩擦損失根據直管長度及流速按摩擦損失計算圖進行計算,計算時必須按管內溫度和該段管內的壓力進行修正.局部損失應根據各配件特征,換算成相應的折算長度,再按摩擦損失計算圖進行計算,不同管材有不同的壓力損失修正系數.

　　各配件的折算長度,式中D為配件的直徑,K為折算系數,如下:

　　配件名稱　　　　　K值

　　等徑直流三通　　　0.33

　　異徑直流三通　　　0.42～0.67

　　轉彎三通　　　　　1.33

　　彎頭　　　　　　　0.4～0.7

　　大小頭　　　　　　0.1～0.2

　　球閥　　　　　　　2.0

　　角閥　　　　　　　0.9

　　閘閥　　　　　　　0.25

　　例題4:已知曝氣池的供氣量=5040m3/h,鼓風機房至曝氣池干管總長44m,管段上有彎頭5個,閘閥2個,計算輸氣干管的直徑和壓力損失.

　　解:由于干管上沒有支管,可采用同一管徑,根據=5040m3/h以及經濟流速=15m/s,在空氣管管徑計算簡圖上,兩點作一條直線,交管徑線于一點,得管徑為350mm.根據折算公式得配件折長度為=194×0.284=55.2m

　　所以得到干管的計算長度為44+55.2=99.2m,計算水溫為30℃,管內空氣壓力為60kPa,查摩擦損失計算圖,可得到摩擦損失h=5.3kPa/1000m,則管道的壓力損失為

　　一般希望管道及擴散設備的總壓力損失不大于15kPa,其中管道損失控制在5kPa以內.

　　選擇風機的依據是風量和風壓,并考慮必需的儲備量.鼓風機臺數不少于2臺,其中一臺備用,以適應負荷的變化.

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