空氣攪拌在廢水處理中的應用技術

廢水水量和水質的波動變化不利于生物處理設備或生化系統處理功能的正常發揮，因此一般在污水處理系統前設置均化調節池，以均和水質、存盈補虧。目前，水質和水量的均化方式有3 種，分別是水泵強制循環攪拌、空氣攪拌和機械攪拌。但受水質、水量和實際池體結構的一些限制，空氣攪拌逐漸成為廢水處理工程中常用且有效的均化方式。
空氣攪拌一般是在池底設置穿孔管，穿孔管與鼓風機空氣管路相連，利用壓縮空氣進行曝氣攪拌。其主要工作原理是利用空氣與池內水體接觸，攪動水體以防止水體中的懸浮物下沉，加速空氣中的氧向水體轉移，完成充氧目的。此外，也加強了有機物、微生物與溶解氧的接觸，對污水中有機物進行氧化分解。因此，考察空氣攪拌在廢水處理工程中的均化效果和應用條件就顯得非常重要。

1 空氣攪拌的應用范圍
空氣攪拌在廢水處理工程中的應用范圍取決于廢水水質、工藝要求和廢水處理池體的結構需求等。
1.1 腐蝕性廢水
機械攪拌的結構和安裝形式決定需將攪拌設備常年浸于液體中，易受腐蝕，運行費用很高，為后期維護帶來困難。因此對于腐蝕性廢水，采用空氣攪拌是較好的選擇，采用防腐蝕材質管路，根據池體面積和氣量確定開孔率。
1.2 全地下結構池體
有些廢水處理工程因占地要求，將均化調節池設計成地埋結構，此種情況下水質和水量的均化可采用空氣攪拌，這樣可以避免因采用機械攪拌而帶來的安裝和后期維修等問題。
1.3 廠區內設有空壓站
如果廠區內設置空壓站，建議采用空氣攪拌，這樣可以節約配備鼓風機和機械攪拌裝置的費用，降低能耗，節約工程項目的投資成本。
1.4 高濃度且可生化性較好的廢水
對于高濃度且具有一定可生化性的廢水的處理可采用空氣攪拌調節，其具有以下優點：(1)空氣攪拌除均化水質水量外，還可通過充氧曝氣加強有機物與溶解氧的接觸，在調節池中形成一定量的微生物菌群，初步對污水中有機物進行氧化分解，降低廢水中的污染物濃度。(2)可以控制溶解氧，兼為回流生物提供溶解氧作用。(3)對含有還原性物質的廢水進行預氧化，降低后續處理工藝處理廢水的難度。
1.5 不宜采用空氣攪拌的廢水處理工程
雖然空氣攪拌可廣泛應用于廢水處理工程的調節池中，但對于某些廢水處理工程仍需盡量避免采用空氣攪拌：
(1)含無機細小懸浮物的廢水。如中藥制藥廢水，此類廢水中含有絨毛狀細小懸浮物，長時間使用穿孔管曝氣攪拌容易堵塞孔口，導致攪拌系統崩潰。
(2)污水處理如考慮除磷，則在厭氧前不宜采用空氣攪拌。空氣攪拌過程中將帶入溶解氧，如將溶解氧帶入厭氧池會影響厭氧釋磷，從而影響除磷效果。
(3)如廢水pH 較低，有形成酸霧可能時則要慎重考慮是否采用空氣攪拌。
(4)如廢水中含有極易揮發且有毒有害類有機物時慎重考慮是否采用空氣攪拌。

2 空氣攪拌的設計
2.1 空氣攪拌裝置
由于攪拌對溶解氧的要求較低，目前國內工程多采用穿孔管曝氣攪拌。為保證空氣攪拌均勻，穿孔管多布置成環路，曝氣管路材質可根據實際水質情況選擇，如果條件允許盡量采用塑料管材，原因是鋼制穿孔管孔口易氧化銹蝕。管道內氧化物的脫落及泥沙沉積易造成穿孔管孔口堵塞。市場上也有環保公司開發的下彎式環形穿孔管，選用ABS 塑料管制作整個管路，不同管徑的穿孔管與干管采用特制的管路變徑聯接件連接;日本開發的多孔式曝氣管，整個表面都分布著微細的小孔，能均勻產生直徑僅為微米大小的氣泡，因此增氧及攪拌效果極佳。此外，攪拌散氣曝氣也是空氣攪拌中的一項新技術。
2.2 空氣攪拌的設計
當采用壓縮空氣攪拌時，主要設計理論數據為：
(1)空氣供給強度2～3 m3/(h•m)(以單位管長計)或5～6 m3/(h•m2)(以單位池面積計);
(2)空氣主干管流速為10～15 m/s;
(3)孔眼流速為20～30 m/s;
(4)孔眼直徑3、5、10 mm;(5)根據風量風速，通過截面積計算每米的開孔數量。
根據實際工程應用經驗，一般在設計穿孔管曝氣攪拌時，所需曝氣量約為0.01～0.015 m3/(min•m2)，開孔孔徑≥5 mm，因孔徑過小容易堵塞。開孔形式一般采用底部兩側45°開孔。在設計使用時能夠保證孔口流速≥15 m/s。此外，穿孔管長度盡量不要超過10 m;為保證曝氣攪拌效果，穿孔管路未必要均勻布孔;穿孔管徑盡量大，管壁摩擦力盡量小。

3 結語
在實際工程中，空氣攪拌的應用和設計不能僅僅依靠某方面來確定，需綜合考慮各方面的影響因素，才能保證空氣攪拌的均勻效果，使用壽命長和較低的能耗。

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