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水体增氧曝气系统

  • 分类:专业技术
  • 发布时间:2020-12-05 16:00:28
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概要:
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       曝气是指人为通过适当设备向生化曝气池中通入空气,以达到预期的目的。曝气不仅使池内液体与空气接触充氧,而且由于搅动液体,加速了空气中氧向液体中转移,从而完成充氧的目的;此外,曝气还有防止池内悬浮体下沉,加强池内有机物与微生物与溶解氧接触的目的,从而保证池内微生物在有充足溶解氧的条件下,对污水中有机物的氧化分解作用。曝气装置的好坏,不仅影响污水生化处理效果,而且直接影响到处理场占地,投资及运行费用。
       曝气装置有以下几种方式:
       (1) 鼓风机曝气装置:主要通过曝气鼓风机,连接管道,曝气器组成.
       (2) 机械曝气装置:主要由水下曝气机及扩散装置组成.
       曝气方法与设备
       1、曝气装置的技术性能指标:
       ① 动力效率(Ep):每消耗1度电转移到混合液中的氧量(kgO2/kw.h);
       ② 氧的利用率(EA):又称氧转移效率,是指通过鼓风曝气系统转移到混合液中的氧量占总供氧量的百分比(%);
       ③ 充氧能力(R0):通过表面机械曝气装置在单位时间内转移到混合液中的氧量(kgO2/h)。
       2、鼓风曝气装置:
       鼓风曝气系统由鼓风机、空气输送管道以及曝气装置所组成。鼓风曝气装置可分为:(微)小气泡型、中气泡型、大气泡型、水力剪切型、水力冲击型、等
       ① (微)小气泡型曝气装置:
       由微孔透气材料(陶土、氧化铝、氧化硅或尼龙等)制成的扩散板、扩散盘和扩散管等;气泡直径在2mm以下(气泡在200nm以下者,为微孔);氧的利用率较高,EA=15~25%,动力效率在2 kgO2/kw.h以上;缺点:易堵塞,空气需经过滤处理净化,扩散阻力大。
       通过提高水体含氧量,可以促使水体沉淀、过滤、吸附、微生物降解和氧化还原。
       曝气流量越大,水体分层破坏越快;曝气孔板直径越小,水体分层破坏越快。随着曝气流量的增加,水体中溶解氧的增量并不随之增加;随着曝气孔板孔径的减少,水体中溶解氧的增量逐步增加,采用微孔陶瓷曝气器(化学需氧量达到20%-25%)。安装位置设置在河道底部,确保能提高河道内整个水体的含氧量。

曝气器设置示意图:

微孔陶瓷曝气器:
       通过对河道水体间歇式曝气,随着水体含氧量的提高,配合加入生物菌,可以使水质清澈且无臭味,改善整个河道区域生态结构,提高水体生态系统的稳定性和对环境的应变能力。
曝气器组件包括立方体的框架、4个微孔陶瓷曝气器、逆止阀门等,在河道底部间距50米设置一组。根据气温间歇性增氧,气温高时可适当提高增氧频率。
       ② 中气泡型曝气装置:
       气泡直径为2~6mm。1) 穿孔管;2) 新型中气泡型曝气装置;

       ③ 水力剪切型空气扩散装置:
       利用装置本身的构造特点,产生水力剪切作用,将大气泡切割成小气泡,增加气液接触面积,达到提高效率的目的。如:定螺旋曝气器等。
       ④ 水力冲击型曝气器:
       射流曝气:分为自吸式和供气式--自吸式射流曝气器由压力管、喷嘴、吸气管、混合室和出水管等组成;EA = 20%;噪音小,无需鼓风机房;一般适用于小规模污水厂。
       3、机械曝气装置
       又称表面曝气装置
       ① 曝气的原理:
       1) 水跃--曝气机转动时,表面的混合液不断地从周边被抛向四周,形成水跃,液面被强烈搅动而卷入空气;
       2) 提升--曝气机具有提升作用,使混合液连续地上下循环流动,不断更新气液接触界面,强化气、液接触;
       3) 负压吸气--曝气器的转动,使其在一定部位形成负压区,而吸入空气。分类:按转动轴的安装形式,可分为竖轴式和横轴式两大类。
       ② 竖轴式机械曝气装置:泵型叶轮曝气器、K型叶轮曝气器、倒伞型叶轮曝气器和平板型叶轮曝气器等。
       ③ 横轴式机械曝气装置:曝气转刷、曝气转盘等。
       1) 泵型叶轮曝气器
       由叶片、进气孔、引气孔、上压罩、下压罩和进水口等部分组成;
       2) K型叶轮曝气器
       呈双曲线形;浸没深度为0~10mm;线速度为4~5m/s。
       3) 倒伞型叶轮曝气器
       由圆锥形壳体及连接在外表面的叶片所组成;转速在30~60r/min;动力效率为2~2.5
       4) 平板型叶轮曝气器
       由叶片与平板等部件组成;叶片与平板半径的角度在0~25之间;线速度一般在4.05~4.85之间微纳米曝气装置,纳米曝气设备,臭氧增氧纳米曝气机治理河道:
       (1)水中停留时间长一般的气泡在水中产生后,会很快上升到水面并破裂消失,即存在时间短。而微米气泡在水中由产生到最终破裂消失会有几十秒钟甚至达到几分钟。有研究数据标明,直径为1mm的气泡在水中的上升速度为6m/min,而直径为10um的气泡在水中的上升速度为3mm/min。可以看出,微米气泡在水中的上升速度非常缓慢,所以可在水中停留较长时间。
       (2)带电性微米气泡表面带负电荷,而且相对于普通气泡,其所带负电荷比较高,一般30um以下的气泡的表面负荷在-40mV左右,这也是微米气泡能大量聚集在一起时间较长而不破裂的原因之一。利用微米气泡的带负电性,可以吸附水中带正电的物质,对去除水中悬浮物或污染物的吸附和分离起到很好的效果。
        (3)自我增压和溶解气泡内部的压力和表面张力有关,气泡的直径约小,内部压力越大。由于微米气泡的直径很小,比表面积很大,所以它内部的压力要比外界液体的压力大很多,而正式由于由于微米气泡的这种内部增压和比表面积大的优势,它的气体溶解能力是毫米级气泡的几百倍之多。因为溶解度与压力有很大关系,所以微米气泡内部压力增大到一定阙值时,会使界面达到过饱和状态,在将更多气泡内的气体溶解到水中的同时,自身也会慢慢溶解消失。
        (4)收缩性微米气泡在水中产生后因为自身增压,会不断的收缩或膨胀,其直径是一直变化的。据最新研究标明,20um~40um的气泡会以1.3um/s的速度搜索到8um左右,然后收缩速度会土壤急剧增加,此后可能进一步分裂成纳米级气泡或者完全溶解于水中。

       (5)界面动电势高微米气泡的表面会吸附带电荷的离子如OH-,而在这OH-离子层周围,又会分布反电荷离子层如H+,这样微米气泡的表面就形成了双电层,双电层界面的电位又称为界面动电势,界面动电势的高低在很大程度上决定了微米气泡界面的吸附性能。因为微米气泡的收缩性,使得电荷离子在段时间内大量聚集在气泡的界面,一直到气泡完全破裂溶解之前,界面动电势一直都会增高,表现出对水中带电粒子的吸附性能越好。
        (6)产生自由基离子一般来水,10um以下的微米气泡在不断收缩的情况下,双电层的电荷的密度会迅速增高,直到气泡破裂时,已经达到极高浓度的正负电荷瞬间放电将积蓄的能量释放,产生大量的自由基离子,如氧离子、氢离子、氢氧离子等。而其中的羟基自由基具有很强的氧化作用,可以氧化分解一些难以降解的有机污染物,起到很好的净化水质的效果。

岸边式微纳米曝气机技术参数:
动力类型:市电
增氧能力(KgO2/h):0.1-0.54
气泡粒径(μm):5~20
氧利用率:60%~80%
氧停留时间:大于12小时
适用水深:0.5~10米
适用水域:各种河流、河道,对黑臭河流、河道效果更好。
使用温度:-15℃~60℃
固定方式:岸边固定
主机材质:304不锈钢
防水等级:IP65
安装与维护:一次安装,长期使用,免维护,低功耗。
反冲洗功能:启停时自动对进水系统进行反冲洗,避免释放器堵塞,提高了设备工作效率,降低了设备故障率。
自动控制:可以任意设置工作、停止时间,设备到点自动启停。

 
       产品特点:
       比表面积大:
       10微米的气泡与1毫米的气泡相比较,在一定体积下前者的比表面积理论上是后者的100倍。空气和水的接触面积就增加了100倍,各种反应速度也增加了100倍。
       上升速度慢:
       气泡直径1mm的气泡在水中上升的速度为6m/min,而直径10μm的气泡在水中的上升速度为3mm/min,后者是前者的1/2000。如果考虑到比表面积的增加,微纳米气泡的溶解能力比一般空气增加20万倍。

       自身增压溶解:
       水中的气泡四周存有气液界面,而气液界面的存在使得气泡会受到水的表面张力的作用。对于具有球形界面的气泡,表面张力能压缩气泡内的气体,从而使更多的气泡内的气体溶解到水中。微纳米气泡在水中的溶解是一个气 泡逐渐缩小的过程,压力的上升会增加气体的溶解速度,伴随着比表面积的增加,气泡缩小的速度会变的越来越快,从而最终溶解到水中,理论上气泡即将消失时的所受压力为无限大。

       表面带电:
       纯水溶液是由水分子以及少量电离生成的H+和OH-组成,气泡在水中形成的气液界面具有容易接受H+和OH-的特点,而且通常阳离子比阴离子更容易离开气液界面,而使界面常带有负电荷。当微纳米气泡在水中收缩时,电荷离子在非常狭小的气泡界面上得到了快速浓缩富集,表现为电位的显著增加,到气泡破裂前在界面处可形成非常高的电位值。

       产生大量自由基:
       微气泡破裂瞬间,由于气液界面消失的剧烈变化,界面上集聚的高浓度离子将积蓄的化学能一下子释放出来,此时可激发产生大量的羟基自由基。羟基自由基具有超高的氧化还原电位,其超强氧化分解能量高于氯、紫外线、臭氧等氧化剂,可降解水中正常条件下难以氧化分解的污染物如有机磷、胺氮、苯酚等,实现对水质的净化作用。

       气体溶解率高:
       微纳米气泡具有上升速度慢、自身增压溶解的特点,使得微纳米气泡在缓慢的上升过程中逐步缩小成纳米级,最后消减湮灭溶入水中,从而能够大大提高气体(空气、氧气、臭氧、二氧化碳等)在水中的溶解度。对于普通气泡,气体的溶解度往往受环境压力的影响和限制存在饱和溶解度。在标准环境下,气体的溶解度很难达到饱和溶解度以上。而微纳米气泡由于其内部的压力高于环境压力,使得以大气压为假定条件计算的气体过饱和溶解条件得以打破。

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