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關(guān)于微孔曝氣器選型的探討

　　1985年，天津紀(jì)莊子污水處理廠從英國(guó)霍克公司訂購(gòu)了26000個(gè)直徑178㎜的鐘罩型剛玉曝氣器，此后，各地相繼開(kāi)發(fā)推出了200～300㎜的微孔曝氣器，國(guó)家給水排水研究于93年制定了微孔曝氣器行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，通過(guò)多年的實(shí)踐，又相繼開(kāi)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(duì)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(zhǎng)、繁殖所需氧氣，并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)的好效果。常用幾種曝氣器的功能、特點(diǎn)比較：

二、曝氣器銷(xiāo)售市場(chǎng)現(xiàn)況 

　　1、由于國(guó)內(nèi)該行業(yè)起步較晚，從事系統(tǒng)研究、開(kāi)發(fā)、應(yīng)用結(jié)合的生產(chǎn)商、供應(yīng)商國(guó)內(nèi)寥寥無(wú)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(guó)外產(chǎn)品的材料質(zhì)量上具有相當(dāng)?shù)膬?yōu)勢(shì)。例如：國(guó)外膜片正常使用壽命可達(dá)5～8年甚至更長(zhǎng)時(shí)間。
　　2、供應(yīng)商與設(shè)計(jì)部門(mén)對(duì)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(guó)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(guó)產(chǎn)膜片品種單一，三元乙丙膜片（EPDM）配方上尚不很過(guò)關(guān)，卻通用于各種污水處理項(xiàng)目。
　　3、國(guó)內(nèi)一些劣質(zhì)產(chǎn)品，對(duì)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(duì)產(chǎn)品的偏面認(rèn)識(shí)。例如：某小型污水站，曝氣系統(tǒng)調(diào)試時(shí)水位剛淹沒(méi)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)品不能及時(shí)推廣運(yùn)用。
　　凡此種種原因，勻容易混淆用戶的正確認(rèn)識(shí)，發(fā)達(dá)國(guó)家選用生物池曝氣器型式雖品種繁多，總體來(lái)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普及并取得良好的使用效果。對(duì)國(guó)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(pán)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(wú)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(pán)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(jiǎn)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(guò)合成橡膠扯斷強(qiáng)度（4～14Mpa）。
　　2、直徑300㎜盤(pán)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(jiǎn)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(wèn)題，曝氣器錨固力不足造成上浮事故，都有發(fā)生。天津紀(jì)莊子污水處理廠引進(jìn)英國(guó)曝氣設(shè)備，曾按國(guó)外圖紙要求，用專(zhuān)用工具，對(duì)每個(gè)錨固點(diǎn)都進(jìn)行拉力測(cè)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)入核心管道，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(wèn)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。
　　對(duì)于SBR工藝來(lái)說(shuō)，生化池集曝氣沉淀在同一水池內(nèi)完成，污泥必將沉積于曝氣器表面，對(duì)盤(pán)式曝氣器而言，相對(duì)來(lái)說(shuō)比較容易堵塞，而對(duì)管式曝氣器的底部曝氣孔來(lái)說(shuō)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(duì)國(guó)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。
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　 本報(bào)記者王爾德綦宇北京報(bào)道8月16日，中國(guó)石油經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究院于北京發(fā)布了2017版《2050年世界與中國(guó)能源展望》（以下簡(jiǎn)稱(chēng)《展望》），這是這一國(guó)家高端智庫(kù)建設(shè)試點(diǎn)單位第二次對(duì)外發(fā)布未來(lái)展望報(bào)告。報(bào)告顯示，我國(guó)一次能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)清潔、低碳化特征，清潔能源（天然氣和非化石能源）是2030年前新增能源主體，2030年后逐步替代煤炭，2045年前后占比超過(guò)50%。2050年煤炭、油氣和非化石能源將呈三分天下的局面。 但是大規(guī)模的生產(chǎn)造成了很大的環(huán)境污染，主要是固體礦渣和煙塵污染。為此巴里坤從2010年就開(kāi)始對(duì)化工企業(yè)進(jìn)行淘汰、整合和環(huán)保設(shè)施的升級(jí)換代，最終留下6家達(dá)到當(dāng)時(shí)環(huán)保要求的企業(yè)入住化工園區(qū)（不包括兵團(tuán)的紅山化工）。2013年，針對(duì)日益提高的環(huán)保要求，巴里坤啟動(dòng)了芒硝及以芒硝為資源的化工企業(yè)的改革轉(zhuǎn)型，目的是為最終退出做好準(zhǔn)備。去年底，該縣對(duì)排放不達(dá)標(biāo)的化工企業(yè)進(jìn)行停產(chǎn)整治，要求企業(yè)根據(jù)新的環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)升級(jí)環(huán)保設(shè)施。