凌清成 馮生華 程吉鴻

　　1985年，天津紀莊子污水處理廠從英國霍克公司訂購了26000個直徑178㎜的鐘罩型剛玉曝氣器，此后，各地相繼開發推出了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標準，通過多年的實踐，又相繼開發了多種曝氣器，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看法，供設計、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和微生物混合接觸達到生化反應的最佳效果。常用幾種曝氣器的功能、特點比較：

二、曝氣器銷售市場現況

　　1、由于國內該行業起步較晚，專業從事系統研究、開發、應用結合的生產商、供應商國內寥寥無幾，普遍不具備系統的科研、生產、應用、信息反饋，改良機制，因此國外產品的材料質量上具有相當的優勢。例如：國外膜片正常使用壽命可達5～8年甚至更長時間。
　　2、供應商與設計部門對產品系統性能在技術銜接上尚有相當的距離，往往導致產品不能物盡其用。例如：發達國家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，國產膜片品種單一，三元乙丙膜片（EPDM）配方上尚不很過關，卻通用于各種污水處理項目。
　　3、國內一些劣質產品，對客戶產生誤導。例如：有個別產品膜片正常使用不到幾個月即有破損、變質的情況出現。
　　4、操作、維護不當導致對產品的偏面認識。例如：某小型污水站，曝氣系統調試時水位剛淹沒曝氣器即用高壓大氣量工作，導致膜片爆裂。
　　5、受傳統觀念影響，沿用同行業早年投運的曝氣型式照搬，使一些性能優越的曝氣產品不能有效推廣運用。
　　凡此種種原因，勻容易混淆用戶的正確認識，發達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。對國內污水行業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造不同受力有很大差別，根據“小垂度理論”，盤式膜片，如果充氣后其變形為零時，其膜片的拉應力就是無窮大。因此，氣壓使膜片產生變形，氣壓高變形大，相應應力也大。同時，相同的氣壓，曝氣器膜片的不同構造產生不同的內部應力。據此，我們可將各種膜片式曝氣器膜片內的應力作一分析：
　　1、直徑500㎜盤式膜片，按充氣后膜片鼓起（撓度）為50㎜計，如圖

　　設氣壓為60kpa=0.6kg/㎝³，簡化計算，取單位截條，用小垂度理論，可計算截條的拉力為：

　　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，則膜片內應力為：
　　37.5/0.2×1=187.5kg/㎝²=18.75Mpa
　　超過合成橡膠扯斷強度（4～14Mpa）。
　　2、直徑300㎜盤式膜片，充氣后膜片撓度按30㎜計，則膜片內應力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，簡化計算，取截條應力
　　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，內應力
　　　H＝0.6×10/2×0.2＝15kg/cm²=1.5Mpa
　　從以上計算可知，在相同充氣壓力條件下，管式曝氣器膜片內應力最小。

四、微孔曝氣器的構造分析

　　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，然而孔太多的結果，往往造成膜片的壽命縮短。因此，膜片的加工，要求應充氧、膜片壽命的雙重優化，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，都有發生。天津紀莊子污水處理廠最早引進英國曝氣設備，曾按國外圖紙要求，用專用工具，對每個錨固點都進行拉力測定。而管式膜片曝氣器，其布管為雙層構造，壓縮空氣在夾層中，污水能進入中心管道，使浮力減弱，確保了曝氣器的穩定性。
　　還有曝氣器冷凝水的排出，也是運行中的重要問題，曝氣器的曝氣孔如能設在底部，就可既曝氣又排水了，這也是管式曝氣器的優點之一。
　　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、結論

　　對國內污水行業高質量的膜片管式曝氣器，具有推廣價值，原因：
　　1.系統綜合造價低
　　2.氧利用率高
　　3.可間歇運行，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商的產品質量比較可靠，但價格普遍比國產產品高好幾倍，對于國內污水處理建設項目的有限資金是一對矛盾，這方面國內生產商機遇與挑戰并存。近幾年，“宜興市凌泰環保設備有限公司”已與“德國IBBS公司”膜片供應商建立了合作，正潛心對八大系列曝氣器系列化生產，采用進口系列膜片配合自產改良型骨架件、管配件。取長補短，系列產品擁有自產知識產權，性能不亞于國外同類產品，綜合造價比原產地整套造價降低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，與進口產品相比具有競爭優勢。

參考文獻：

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

凌清成：宜興市凌泰環保設備有限公司總裁
馮生華：天津市市政工程設計院
程吉鴻：沈陽市環保局污控處處長
聯絡電話：013901530370、7898858　郵編：214214