凌清成 馮生華 程吉鴻

　　1985年，天津紀(jì)莊子污水處理廠從英國霍克公司訂購了26000個(gè)直徑178㎜的鐘罩型剛玉曝氣器，此后，各地相繼開發(fā)推出了200～300㎜的微孔曝氣器，國家給水排水研究中心于93年制定了微孔曝氣器行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，通過多年的實(shí)踐，又相繼開發(fā)了多種曝氣器，而如何正確選用曝氣器的型式及品牌很值得討論，本文擬對此提出幾點(diǎn)看法，供設(shè)計(jì)、使用單位參考。

一、幾種微孔曝氣器的比較：

　　曝氣器在生物池的作用：提供微生物生長、繁殖所需氧氣，并最大限度與污水中的好氧物質(zhì)和微生物混合接觸達(dá)到生化反應(yīng)的最佳效果。常用幾種曝氣器的功能、特點(diǎn)比較：

二、曝氣器銷售市場現(xiàn)況

　　1、由于國內(nèi)該行業(yè)起步較晚，專業(yè)從事系統(tǒng)研究、開發(fā)、應(yīng)用結(jié)合的生產(chǎn)商、供應(yīng)商國內(nèi)寥寥無幾，普遍不具備系統(tǒng)的科研、生產(chǎn)、應(yīng)用、信息反饋，改良機(jī)制，因此國外產(chǎn)品的材料質(zhì)量上具有相當(dāng)?shù)膬?yōu)勢。例如：國外膜片正常使用壽命可達(dá)5～8年甚至更長時(shí)間。
　　2、供應(yīng)商與設(shè)計(jì)部門對產(chǎn)品系統(tǒng)性能在技術(shù)銜接上尚有相當(dāng)?shù)木嚯x，往往導(dǎo)致產(chǎn)品不能物盡其用。例如：發(fā)達(dá)國家EPDM膜只推薦用于市政污水，硅腈合成膜片（silicone）推薦用于含油污水，氨基甲酸脂膜片（URETHANE）推薦用于化工污水等等，國產(chǎn)膜片品種單一，三元乙丙膜片（EPDM）配方上尚不很過關(guān)，卻通用于各種污水處理項(xiàng)目。
　　3、國內(nèi)一些劣質(zhì)產(chǎn)品，對客戶產(chǎn)生誤導(dǎo)。例如：有個(gè)別產(chǎn)品膜片正常使用不到幾個(gè)月即有破損、變質(zhì)的情況出現(xiàn)。
　　4、操作、維護(hù)不當(dāng)導(dǎo)致對產(chǎn)品的偏面認(rèn)識。例如：某小型污水站，曝氣系統(tǒng)調(diào)試時(shí)水位剛淹沒曝氣器即用高壓大氣量工作，導(dǎo)致膜片爆裂。
　　5、受傳統(tǒng)觀念影響，沿用同行業(yè)早年投運(yùn)的曝氣型式照搬，使一些性能優(yōu)越的曝氣產(chǎn)品不能有效推廣運(yùn)用。
　　凡此種種原因，勻容易混淆用戶的正確認(rèn)識，發(fā)達(dá)國家選用生物池曝氣器型式雖品種繁多，總體來看，近年大型污水處理項(xiàng)目選用膜片式曝氣器為主，膜片式曝氣尤以管式曝氣最為普及并取得良好的使用效果。對國內(nèi)污水行業(yè)具有一定的借鑒作用。

三、曝氣膜片受力分析

　　微孔曝氣器的膜片因構(gòu)造不同受力有很大差別，根據(jù)“小垂度理論”，盤式膜片，如果充氣后其變形為零時(shí)，其膜片的拉應(yīng)力就是無窮大。因此，氣壓使膜片產(chǎn)生變形，氣壓高變形大，相應(yīng)應(yīng)力也大。同時(shí)，相同的氣壓，曝氣器膜片的不同構(gòu)造產(chǎn)生不同的內(nèi)部應(yīng)力。據(jù)此，我們可將各種膜片式曝氣器膜片內(nèi)的應(yīng)力作一分析：
　　1、直徑500㎜盤式膜片，按充氣后膜片鼓起（撓度）為50㎜計(jì)，如圖

　　設(shè)氣壓為60kpa=0.6kg/㎝³，簡化計(jì)算，取單位截條，用小垂度理論，可計(jì)算截條的拉力為：

　　H＝pL²/8f，
　　式中：p－0.6kg/㎝²L－50㎝
　　　　　f－5㎝
　　代入H＝0.6×50²/8×5＝37.5kg＝375kN
　　膜片厚按0.2㎝計(jì)，則膜片內(nèi)應(yīng)力為：
　　37.5/0.2×1=187.5kg/㎝²=18.75Mpa
　　超過合成橡膠扯斷強(qiáng)度（4～14Mpa）。
　　2、直徑300㎜盤式膜片，充氣后膜片撓度按30㎜計(jì)，則膜片內(nèi)應(yīng)力H＝0.6×30²/8×3×0.2＝112.5kg＝11.25Mpa
　　3、球冠形曝氣器，膜片成球形，取直徑為250㎜，充氣壓力按60kpa，簡化計(jì)算，取截條應(yīng)力
　　H＝0.6×25/2×0.2＝37.5/㎝²＝3.75Mpa
　　4、管式曝氣器，其膜片直徑按100㎜計(jì)，內(nèi)應(yīng)力
　　　H＝0.6×10/2×0.2＝15kg/cm²=1.5Mpa
　　從以上計(jì)算可知，在相同充氣壓力條件下，管式曝氣器膜片內(nèi)應(yīng)力最小。

四、微孔曝氣器的構(gòu)造分析

　　膜片式微孔曝氣器要求膜片打孔，孔徑小，氣泡小，孔多氣泡就多，充氧效率就高，然而孔太多的結(jié)果，往往造成膜片的壽命縮短。因此，膜片的加工，要求應(yīng)充氧、膜片壽命的雙重優(yōu)化，不能偏廢。
　　其次是曝氣器的抗浮要求問題，曝氣器錨固力不足造成上浮事故，都有發(fā)生。天津紀(jì)莊子污水處理廠最早引進(jìn)英國曝氣設(shè)備，曾按國外圖紙要求，用專用工具，對每個(gè)錨固點(diǎn)都進(jìn)行拉力測定。而管式膜片曝氣器，其布管為雙層構(gòu)造，壓縮空氣在夾層中，污水能進(jìn)入中心管道，使浮力減弱，確保了曝氣器的穩(wěn)定性。
　　還有曝氣器冷凝水的排出，也是運(yùn)行中的重要問題，曝氣器的曝氣孔如能設(shè)在底部，就可既曝氣又排水了，這也是管式曝氣器的優(yōu)點(diǎn)之一。
　　最后，對于SBR工藝來說，生化池集曝氣沉淀在同一水池內(nèi)完成，活性污泥必將沉積于曝氣器表面，對盤式曝氣器而言，相對來說比較容易堵塞，而對管式曝氣器的底部曝氣孔來說就不易堵塞了。因此，目前采用SBR（含CASS工藝、CAST工藝、ICEAS工藝等）工藝的工程都采用管式曝氣器是有其道理的。

五、結(jié)論

　　對國內(nèi)污水行業(yè)高質(zhì)量的膜片管式曝氣器，具有推廣價(jià)值，原因：
　　1.系統(tǒng)綜合造價(jià)低
　　2.氧利用率高
　　3.可間歇運(yùn)行，不堵塞
　　4.阻力損失衡定，一般在300～500㎜水柱。
　　國際著名膜式曝氣器供應(yīng)商的產(chǎn)品質(zhì)量比較可靠，但價(jià)格普遍比國產(chǎn)產(chǎn)品高好幾倍，對于國內(nèi)污水處理建設(shè)項(xiàng)目的有限資金是一對矛盾，這方面國內(nèi)生產(chǎn)商機(jī)遇與挑戰(zhàn)并存。近幾年，“宜興市凌泰環(huán)保設(shè)備有限公司”已與“德國IBBS公司”膜片供應(yīng)商建立了合作，正潛心對八大系列曝氣器系列化生產(chǎn)，采用進(jìn)口系列膜片配合自產(chǎn)改良型骨架件、管配件。取長補(bǔ)短，系列產(chǎn)品擁有自產(chǎn)知識產(chǎn)權(quán)，性能不亞于國外同類產(chǎn)品，綜合造價(jià)比原產(chǎn)地整套造價(jià)降低60%，近年沈陽仙女河污水廠（20×10⁴m³/d）等大型污水處理廠均已選用，取得良好使用效果，與進(jìn)口產(chǎn)品相比具有競爭優(yōu)勢。

參考文獻(xiàn)：

1、B·K卡楚林　　小垂度柔線計(jì)算理論
2、馮生華　　城市中小型污水處理廠建設(shè)與管理

凌清成：宜興市凌泰環(huán)保設(shè)備有限公司總裁
馮生華：天津市市政工程設(shè)計(jì)院
程吉鴻：沈陽市環(huán)保局污控處處長
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