曝气器之：旋流式

 

旋流曝气器是一种用于水处理和污水处理系统中的设备，主要用于向水体中提供溶解氧。它通过气流的旋转运动，将空气或氧气混合到水中，从而提高水中的氧气浓度，促进微生物的有氧降解过程。

一、具体过程如下：

1.空气进气：旋流曝气器的气源通常为压缩空气，这些空气通过管入曝气器设备。

2.旋转流动：空气通过特殊设计的旋转流道或喷嘴，被强制产生旋转运动。在旋转过程中，空气与水体发生混合，并通过涡流的形式分布到水中。

3.气液接触：旋转气流与水体的接触面大大增加，气泡的表面积变大，增加了氧气的溶解度和传质效率。

4.空气扩散：气体在水中形成细小气泡，氧气通过这些气泡逐渐溶解到水中，提高水中的溶解氧浓度。

5.水流搅拌：旋流气流的作用不仅是曝气，还可以对水体进行搅拌，促进水中物质的均匀混合，从而提高生化反应的效率。

二、优点：

1.高效的气液接触：旋流曝气器能够提供细小的气泡，提高氧气的溶解效率，进而提升水体的溶氧能力。这种高效的气液接触是其最显著的特点。

2.气泡大小：旋流曝气器能产生直径在 0.5 mm 到 3 mm 之间的细小气泡。

3.氧转移率：氧转移率通常在 2-3 kg O?/kw·h 左右，具备较高的氧气溶解和传递能力

4.节能：与传统的曝气器相比，旋流曝气器可以在较低的能量消耗下达到较高的曝气效果，从而节约了电力消耗。

5.旋流曝气器与微孔曝气器对比：微孔曝气器产生的气泡非常细，但往往需要较高的操作压力，且容易因污泥堵塞而导致效率下降。旋流曝气器则通过旋转的流道设计，在较低的压力下可以实现较高的氧转移率。

6.旋流曝气器与鼓风曝气器对比：鼓风曝气器产生的气泡较大，虽然初期成本较低，但其氧转移效率较低，且容易浪费能源。旋流曝气器的氧转移效率通常优于鼓风曝气器，特别是在需要较高溶解氧的系统中。

7.良好的搅拌效果：由于旋流运动的作用，旋流曝气器不仅能提供氧气，还能有效搅拌水体，改善水的流动性，有助于废水中的溶解物质的分散和混合。

8.抗堵塞性强：与细孔曝气器相比，旋流曝气器较不容易被污泥或其他杂物堵塞，尤其在水质较差的环境中表现出更高的耐用性和稳定性。

9.适用性广：旋流曝气器适用于不同规模和类型的水处理系统，尤其在大规模的污水处理厂中有广泛应用。

三、缺点：

1.设备初投资较高：旋流曝气器的设计和制造要求较高，特别是对于大规模系统，初期投资较大。

2.维护成本：尽管其抗堵塞性较好，但长期运行过程中，旋流曝气器仍然可能需要定期的检查、维护和清理，特别是在极端工况下（如水质变化较大或含有大量悬浮物质时）。

3.噪音问题：旋流曝气器运行时，由于气流和水流的高速旋转，可能会产生一定程度的噪音，尤其在高流量、强风速的情况下，噪音可能成为一个问题。

4.适应性差：在一些污水处理系统中，旋流曝气器可能需要较大的安装空间，且对水质的要求也较高，过多的悬浮物质和油脂可能会影响其效果。

5.气泡均匀性问题：尽管旋流曝气器能生成细小的气泡，但在某些情况下，气泡的分布可能不够均匀，这可能会影响溶氧效果。

四、旋流曝气器在运行中技术难度，主要体现在以下几个方面：

1. 气水比的控制

旋流曝气器通过旋转的方式将气体注入水中，产生气泡并提高氧气溶解度。在运行过程中，气水比（即空气流量与水流量的比值）对曝气效率至关重要。气水比过高或过低都会影响曝气效果，过高可能导致气泡过大或泡沫过多，过低则可能氧气供给不足，造成污水处理效果下降。因此，精确控制气水比是确保系统稳定运行的重要技术难点。

2. 气泡尺寸与分布

旋流曝气器依赖气泡的细小化和均匀分布来提高氧气溶解效率。气泡的尺寸和分布对氧气传递速率有很大的影响。若气泡太大，溶解氧效率低；若气泡过小，可能导致系统内气流不稳定，甚至可能导致能耗增加。因此，需要对气泡的形成与分布进行优化，这通常需要调整旋流器的设计参数和运行条件。

3. 能耗问题

旋流曝气器的运作通常需要较高的气流速度来确保气泡足够细小且均匀分布。这会导致较高的能耗，尤其是在处理大规模水体时。如何在保证曝气效果的同时降低能耗，是旋流曝气器技术应用中的一大难题。过度的气流不仅会增加能量消耗，还可能导致水流紊乱，影响系统的稳定性。

4. 设备耐用性与维护

旋流曝气器常常需要在高强度、高负荷的工作条件下运行，这要求设备具备较强的耐腐蚀性、抗磨损性及耐高温等特性。长期的运转可能导致曝气器部件的老化、堵塞或磨损，影响其使用寿命和运行效率。定期的设备维护与检查至关重要，但也给运营带来了技术挑战。

5. 水质波动与运行适应性

水质的变化，如污水中污染物浓度的波动、pH值、温度等都可能影响旋流曝气器的运行效果。旋流曝气器的设计必须能够适应不同水质条件，以保证氧气的有效溶解和反应效率。而在实际应用中，由于水质不稳定，如何动态调节曝气器的运行参数（如气流量、转速等）来适应这些变化，是技术上的一个难点。

6. 系统优化与自动化控制

随着自动化控制技术的不断进步，现代旋流曝气器系统逐渐向智能化发展。例如，通过传感器和自动化控制系统，实时监测和调节气流量、气泡生成情况及曝气效率等。但这对控制系统的精度和稳定性提出了更高的要求，技术的复杂性增加了运行和维护的难度。

7. 初期投入与成本控制

虽然旋流曝气器具有较高的曝气效率，但其初期安装和设备投入较大，尤其是高效能的旋流曝气器。因此，在实际应用中需要平衡曝气效率与投资成本，合理规划和优化设备选型，避免过度投资。

8. 排气系统设计

由于旋流曝气器会产生大量气泡和泡沫，如何设计有效的气体回收和排气系统也是一项技术挑战。如果排气设计不当，容易导致泡沫溢出或气体无法有效排放，影响污水处理过程中的气体交换效率和系统稳定性。

排气系统是指在使用旋流曝气器进行水体曝气时，处理系统中多余气体或过剩空气的设备和装置。该系统的主要作用是确保曝气系统的稳定运行，避免气体积聚导致系统压力过高或设备损坏，同时还可以优化曝气效率。

总结来说，旋流曝气器在运行中的技术难点包括气水比、气泡控制、能耗优化、设备耐用性、运行适应性、气体供应稳定性、系统自动化以及成本控制等方面的挑战。随着技术的进步，现代旋流曝气器在这些领域逐渐得到优化，但实际应用中仍需要针对不同条件进行适当调整和改进。