曝气生物滤池曝气器性能比较研究_姚力

番城礴供水.1…月峨黔日雄翼瓢C了TY月刃刀2刀环W升似了百况S〔jPP宽Y·城镇排水·曝气生物滤池曝气器性能比较研究姚力,董文艺,王宏杰,杨双(哈尔滨工业大学深圳研究生院,深圳51805)摘要:通过试验,对比研究了国产单孔膜曝气器和穿孔管曝气器的布气均匀性、曝气阻力和氧传递效率。结果表明:穿孔管曝气器的性能优于国产单孔膜曝气器。穿孔管曝气器具有较好的布气均匀性,在相同曝气条件下,单孔膜的曝气量变异系数为25一43%,而穿孔管曝气量的变异系数5%;单孔膜曝气器的曝气阻力远大于穿孔管曝气器;在陶粒滤料曝气生物滤池中,采用穿孔管曝气时的氧传递效率略高于单孔膜。关键词:曝气生物滤池;曝气器;单孔膜;穿孔管曝气生物滤池(BiologiealAeratedrilter,BAF)的运行效果很大程度上取决于曝气器的性能。以往普遍采用的是单孔膜曝气器,一般认为其具有布气均匀和传质效率高的优点【’〕。但有研究表明,只有少数国际品牌的单孔膜才具有较好的布气效果〔’〕,并且运行一段时间后,会出现不同程度的堵塞,供氧能力下降,动力效率降低〔’,’]。姬克宁困研究表明,单孔膜在运行两年左右后会出现破损漏气的现象,造成滤池内布气不均匀,曝气系统瘫痪,严重影响了污水厂的正常运行,同时也增加了维护费用。相比单孔膜曝气器,穿孔管曝气器容易加工,孔口不易变形,孔口阻力小。尽管穿孔管曝气时的气泡较大,但由于滤料对气泡的切割和滞留作用,可能弥补其氧传递效率低的缺点。本文针对两种曝气器的布气均匀性、曝气阻力和氧利用率进行了比较,为BAF工艺曝气器的选择提供参考。l试验材料和方法1.1试验材料单孔膜曝气器选用国内三个不同厂家的产品,标称技术参数见表1。穿孔管曝气器采用不锈钢管钻孔自制而成,不锈钢管直径20mm,孔口直径Zmm。1.2试验装置和方法1.2.1曝气均匀性试验①曝气器孔口特征从三个厂家选取单孔膜曝气器各6个,将橡胶膜片取出置于显微镜下,观察孔口形状并测量孔径大小。对于穿孔管曝气器,采用游标卡尺测量6个孔口的直径。记录观测或测量的结果,比较两种曝气器的孔口特征。表1试验用单孔膜曝气器标称参数厂家A厂B厂C厂曝气量(m,/个·h)0.20一0.450.15一0.400.24一0.43氧利用率(%)22.0184一27.725.0曝气阻力(kPa)2.502.752.50单孔膜直径(mm)333333膜孔直径(mm)Il1②曝气器的曝气均匀性考察曝气器曝气均匀性的试验装置如图1所示,由空压机、稳压阀、转子流量计、曝气器以及玻璃水箱(长为1.Zm,宽为0.4m,高0.sm)组成。流量计2空压机曝气器图1晤气器呀气均匀性试验装置图任意选取同一厂家的单孔膜曝气器和穿孔管曝148城镇供水增刊2011·城镇排水·…盆丝铸.叠cI万,Y月四刀2刀仲刊砰沁万万况SU尹尹LY,.尸气器各4个,将曝气器安装于玻璃水箱的同一水深处,调节稳压阀使气压达到稳定,然后调节玻璃转子流量计1,使气体总流量为1.5m3/h,并使4个流量计2的阀门全开,待流量计读数稳定后,读取其数值。1.2.2曝气阻力试验单孔膜与穿孔管的孔口阻力试验装置如图2所示。有机玻璃柱高6.om,有效水深为4.sm,直径为17cm。…U型压力计②鉴于单孔膜曝气器由橡胶膜片穿孔制成,故测量孔径的长轴与短轴,面积采用椭圆的面积公式S二12/二ab近似计算。2结果与讨论2.1曝气均匀性l)曝气器孔口物理特性比较单孔膜与穿孔管的孔径尺寸和孔口形状如表2和图3所示。由表2可知,单孔膜孔口均匀性较差,其孔口的变异系数为fl%一31%;而穿孔管仅为1%,孔口均匀性较好。单孔膜均匀性较差主要体现在:①单孔膜的孔径实测为0.2一0.4~,而其标称参数为lmm,且同一厂家的单孔膜变异系数达到31%,不同厂家的变异系数各有不同,但均匀性都较差。②由单孔膜孔口形状的显微镜照片(图3可知),不同厂家的单孔膜,以及同一厂家同一批次的单孔膜的孔口形状都很不规则,而穿孔管孔口为规则的圆形。圈2.气登阻力试验装工图将曝气器安装于4.sm水深处,通过流量计调节气量,等流量稳定后,通过读取U形压力计液位的数值,得到总阻力值,该值与水深的差值即为曝气器的阻力值。1.2.3氧传递效率试验试验装置如图2所示,在有机玻璃滤柱内装填了厚度为3.sm的陶粒,陶粒粒径为3一5~。滤料层氧传递效率的测定采用文献【7」的方法。1.3计算方法①曝气器的曝气均匀性采用变异系数来表示,它反映了各个曝气器曝气量的差异程度,即反映了各个曝气器曝气量的不均匀程度。变异系数越大,曝气器的曝气均匀性越差;反之,变异系数越小,曝气器的曝气均匀性越好。变异系数为曝气器曝气量的标准差与平均数的比值。A厂B厂C厂圈3单孔腆孔口形状的显徽锐照片2)曝气均匀性比较单孔膜与穿孔管的曝气量随使用时间的变化如图4