第一节 产品定义、性能及应用特点
1、曝气器知识介绍
曝气器：主要由WQ型潜水排污泵、文丘里管、扩散管、进气管及消音器等组成。
曝气设备是给水生物预处理、污水生物处理的关键性设备。其功能是将空气中的氧转移到曝气池液体中，以供给好氧微生物新陈代谢所需要的氧量，同时对池内水体进行充分的混合，达到生物处理目的。
图表 曝气设备分类
（1）鼓风曝气设备由空气加压设备、管路系统与空气扩散装置组成。空气加压设备一般选用鼓风机。空气扩散器有扩散板、竖管、穿孔管、微孔曝气头等多种形式。
（2）氧气曝气设备由制氧、输氧和充氧装置等组成。氧气曝气法在我国尚不多见，国外有所应用。与空气曝气法相比较，其主要特点在于能够提高曝气的氧分压。空气法的氧分压为0.21个大气压。因而水中氧的饱和浓度可提高5倍；氧吸收率高达80%-95%；氧传递速率快，在活性污泥法中维持高达6-10MG/L的浓度。故同一污泥负荷条件下，要取得同等效果的处理水质，氧气曝气法曝气时间可大为缩短，曝气池容积可减小，并能节省基建投资，但运转成本较高。
（3）表面曝气设备，主要作用是把空气中的氧溶入水中。曝气器在水体表面旋转时产生飞跃，把大量水滴和片状水幕抛向空中，水与空气的充分接触，使氧很快溶入水体。充氧的同时，在曝气器转动的推流作用下，将池底层含氧量少的水体提升向上环流，不断的充氧。
（4）水下曝气设备在水体底层或中层充入空气，与水体充分均匀混合，完成氧的气相到液相转移。
以上四类充氧曝气设备，常用的有鼓风曝气设备和表面曝气设备。
曝气设备工作原理为：潜水电泵产生的水流经过喷嘴形成高速水流，在喷嘴周围形成负压由进气管吸入空气，形成液气混合流高速喷射而出，夹带许多气泡的水流在较大面积和深度的水域里涡旋搅拌，完成曝气。
曝气设备特点：
该装置曝气气泡直径小，气液界面大，气泡扩散均匀，不易产生孔眼堵塞，耐腐蚀性强，特别适用于城市污水，大型工厂，新建、扩建和老曝气池改造，且曝气池可间歇运行 。
曝气设备用途：深水曝气；生化池的曝气兼搅拌；污泥曝气兼搅拌；高浓度有机废水处理工艺。
2、微孔曝气器
微气泡曝气器也称微孔曝气器，采用多孔性材料如陶粒、粗瓷等掺以适当的如酚醛树脂一类的粘剂，在高温下烧结成为扩散板、扩散管和扩散罩的形式。按照安装的型式，可分为提升式微孔曝气器及固定式微孔曝气器。
目前国内市场上微孔曝气器种类较多，按外形分有圆盘和圆管型，按材料分有软管、刚玉（陶瓷）、橡胶膜、高分子聚合物曝气头四大类。高分子聚合物曝气头以其耐冲击、耐腐蚀、通气量大、曝气性能稳定、布置灵活、寿命长、技术经济性能比优良而广泛被应用于各种水处理曝气装置中。聚合物微孔曝气器已是第三代产品。与前两代产品相比氧利用率提高了10﹪，达到30﹪以上，外表更光滑，性能更稳定，强度更高，寿命超过5年。与其它微孔曝气器相比无撕裂、堵塞之虑，且综合造价比它微孔曝气器低20﹪。由于其通气量变动幅度大，对需氧量变动大的污水更具优越性。
常用的微孔曝气器有陶瓷微孔曝气器、膜片微孔曝气器、可变微孔曝气器等。
陶瓷微孔曝气器分为，半刚玉和全刚玉两种。半刚玉曝气器有高效低耗运行可靠不易堵塞，阻力小、充气量大、搅动性强等优点。全刚玉曝气器，刚玉曝气帽和托盘合并，制成一体的全刚玉型曝气器。克服了半刚玉曝气头使用时间较久后，ABS托盘与刚玉帽之间漏气和情况。
图表 常用几种微孔曝气器的功能、特点比较
微孔曝气管的形式有很多，目前较为常用的有两种：一种是由粗瓷或刚玉等烧结而成的普通曝气管，这种管壁在烧结过程中产生许多极微小的孔隙，它的主要特点是能产生微小的气泡，气泡直径约0.1～0.2mm，气、液接触面积大，氧利用率高，一般可达到20～25%；其缺点是气压损失较大，易堵塞，送入的空气需经-过滤处理，易损坏，一旦损坏，氧利用率就开始快速下降。另一种是管式膜片微孔曝气管。这种曝气管的安装方式与前一种基本一样，但其自身的结构却有很大的区别，它是由一个用ABS或UPVC制成的管子作为布气管，管壁上开有通风孔，布气管外周覆盖着合成橡胶制成的膜片，膜片被金属卡子固定在管子上。在合成橡胶膜片上用激光等方法打出均匀分布的孔眼。曝气时，空气通过管壁上的通气孔进入膜片与管壁之间，在压缩空气的作用下，使膜片微微鼓起，孔眼张开，达到布气扩散的目的。停止供气，气压消失后，膜片本身在弹性作用下使孔眼自动闭合，由于水压的作用，膜片压实在管壁上。因此，污水不会倒流而堵塞孔眼。但由于这种膜片的开孔直径直接影响到氧的利用率，因此，开孔直径应适当。开孔直径过大，氧的利用率较低，开孔直径过小，氧利用率高，但阻力增大。橡胶膜片应选用耐老化，高强度胶质，以免膜片出现撕裂，造成曝气器损坏。
微孔曝气器以其独有的密封性和布配气防水倒灌结构，有效的减小了气泡直径，提高了曝气均匀度、气液接触面积，从而有效的解决了一般曝气器气孔易堵塞的问题。
中、微孔曝气器的基本要求：
曝气器应符合本标准的规定，并按照经规定程序批准的图样及技术文件制造。
根据使用材质的不同，曝气器的气孔密度应满足下述要求之一
A） 增强PVC软管型其开孔密度应不少于1600孔/M；
B） 刚玉、硅质型其孔隙率应不小于35%；
C） 钛质型其孔隙率应不小于35%。
曝气器装配后，除正常曝气孔外其它部位均不应有漏气现象。
第二节 发展历程
1925年，可森尔（Kessener）开始研制转刷曝气机，他在水平轴上装有许多放射性钢片，被称为“可森尔”转刷。1954年巴司维尔将可森尔转刷应用在荷兰Voorschoten的氧化沟中，动力效率可达2.0KgO2/（KW·h）。1959年，荷兰公共卫生 研究 所的Baars和Muskat应用了笼形转刷（又称TNO转刷），是可森尔转刷的改进型，沿中心轴周围装有径向分布的T型钢或角钢，动力效率可达2.5KgO2/（KW·h）。这两种转刷仅适用于水深≤1.5m的氧化沟，在实际应用中占用了大量土地面积。为增加单位长度的推动力和充氧能力，在德国开发了大马氏（Mammoth型）曝气转刷，直径为1000mm。叶片通过呈螺旋状分布，旋转过程中叶片顺序进入水中，以保证运行的稳定性并可减少噪声。
20世纪60年代末在DHC有限公司供职的工程师开发了立式低速表曝机。表曝机被安装于中心隔墙的末端，利用表曝机产生的径流作动力，推动氧化沟中的液体形成靠近曝气器下游的富氧区和曝气器上游及外环的缺氧区，有利于生物凝聚，易于活性污泥沉淀，拥有良好的脱氮除磷效率和BOD去除率。
胥司曼（Huisman）于1970年在南非设计和开发了使用转盘曝气机的orbal氧化沟，后来该技术转让给美国的Envirex公司，并在美国对该技术做了一些更改，使该系统在中高浓度的城市污水处理厂中具有相当明显的技术经济优势。
80年代初，德国IFD公司首次采用微孔橡胶膜片代替硬质微孔曝气器的 研究 获得成功，并逐步应用于一些污水处理厂中，这种弹性微孔膜曝气器具有氧利用率高，动力效率高，压力损失小，不腐蚀，不堵塞，曝气量可以调节等优点。
膜片式微孔曝气器是80年代研制的最新型曝气装置，该装置曝气气泡直径小，气液面积大，气泡扩散均匀，不会产生孔眼堵塞，耐腐蚀性强
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