曝气设备是好氧生物处理系统中最重要的设备之一。 曝气设备的能耗占污水处理厂运行成本的很大一部分。 节约曝气设备能耗对于降低污水处理成本非常重要。
一、概述
目前二级生物处理污水厂大多采用鼓风曝气工艺，鼓风机是该工艺中最核心的设备之一。 鼓风机的能耗有时占污水处理厂总能耗的50%以上。 因此，污水处理厂选择哪种形式的风机是一个非常重要的问题。
曝气设备在生化处理中主要有两个作用。 首先，为好氧微生物提供氧气，分解污水中的有机物，维持好氧微生物的活性。 其次，曝气还起到搅拌、混合的作用，使微生物与污水充分混合。 、提高污水处理效率。
2、曝气设备的类型及选用
2.1 曝气设备的选择原则
1）曝气设备的选择首先考虑处理工艺的要求。 根据不同处理工艺的要求，选择不同的曝气设备。 例如，氧化沟工艺需要对污水进行曝气和推流，因此一般分段布置曝气刷或曝气盘，也可以组合使用鼓风曝气和推流设备。
2）曝气设备选型第二要考虑的是其充氧能力，以满足生化反应的需氧量。 根据进水水质和出水标准，得出生化反应的理论需氧量，然后选择与曝气容量相对应的设备，同时留有一定的备用容量。
3）曝气设备的选型三是考虑曝气设备的动力效率。 电源效率作为曝气设备性能的指标，可以有效指导选用更加节能的设备，降低运行成本。
4）氧利用率也是曝气设备的选型指标，可作为参考指标。 曝气设备氧气利用率高虽然可以提高其充氧能力，但并不一定能提高其动力效率。 例如，微气泡比大气泡具有更高的氧气利用率。 同时，微气泡的产生消耗的能量较多，其发电效率并不一定比大气泡高。
5）最后还要考虑曝气设备本身的材质、可调节性和易维护性。
一般来说，选择曝气设备的原则是：综合考虑进出水水质、水量、运行成本、使用寿命、维护费用、一次性投资、负面影响、节能环保等。
2.2 曝气设备简介
污水生化处理常用的曝气设备有：鼓风机供氧，称为鼓风曝气； 机械曝气，例如使用表面曝气器的表面曝气； 还有将鼓风机和搅拌装置结合起来的联合曝气和静态曝气。 曝气器（也称为固定螺旋）也属于此类； 射流曝气采用水泵通过喷射器供氧，噪音较小。 目前的曝气设备具体分类为：鼓风机+曝气盘、生物转盘或生物转盘、表面曝气机、潜水式推流曝气机、射流曝气机等。
目前好氧生物处理系统中广泛使用的曝气设备分为鼓风曝气和机械曝气两大类。
2.2.1 鼓风曝气设备
鼓风曝气设备又称“压缩空气曝气设备”，是利用鼓风机通过风道和扩散设备向水中添加氧气。 该设备可使池内液体与空气充分接触。 鼓风曝气设备系统由曝气装置、鼓风机及连接管道组成。 空气通过一系列管道输送到安装在生化池底部的曝气装置，即鼓风机。 当空气通过曝气装置时，会形成不同大小的气泡。 气泡会上升、流动，最后在液面破裂，从而实现曝气。 影响。
鼓风曝气设备结构简单，易于操作管理，机械消耗低，易于自动化操作和维护。 但大孔扩散设备气体利用率低，微孔扩散设备易堵塞。
2.2.2机械曝气设备
表面曝气设备又称“机械曝气设备”，采用电机直接驱动轴流式叶轮运转。 同时废水通过管道经导水板喷出。 喷射过程会形成一层薄薄的水。 当空气与空气接触形成水滴时，水滴落下撞击液面时产生的湍流和大量气泡会使水中的氧含量增加。
(1) 旋转刷/盘系统
维护和运营成本很高。 水通过离心抛掷扩散到空气中进行气液交换。 在此过程中，周围会产生水雾，导致异味和病菌扩散到空气中。 混合能力差，不能使用曝气池。 固体悬浮均匀。
(2) 表面曝光机
该设备将水举起并抛到空中，产生气液交换。 它还会产生大量的水雾，破坏周围的空气。 设备需要消耗动力来克服重力的作用，增加了能量消耗，缺乏水平动能则缩小了动作范围。 有限，悬浮物明显沉积在曝气池的角落或设备之间，维护和运行成本较高。
表面曝气设备结构简单、管理方便、效率高； 然而，它仅用于较小规模的项目。
(3)潜水式推流曝气机
结合表面曝气和机械曝气的优点，利用水面吸力将水注入水中，水下螺旋桨将气流切割成小气泡进行增氧； 充氧完成后，对水体进行推动和搅拌； 可实现污水硝化、反硝化，动力效率高。 运行成本低，维护方便。 但一次性投资较大。
2.3常用鼓风机曝气设备
鼓风曝气系统由鼓风机、送风管道和空气扩散装置（曝气器）组成。 根据曝气机产生的气泡大小，分为小气泡、中气泡、大气泡三种。
1）小气泡曝气装置：微孔曝气器；
2）中型气泡曝气装置：穿孔管曝气器；
3）大气泡曝气装置：旋风曝气器。
根据安装方式不同，分为固定式、挂链式、升降式三种。
2.3.1膜微孔曝气器
隔膜式微孔曝气器由聚丙烯基体、合成橡胶微孔曝气膜片制成，一般为TPU曝气膜片、橡胶曝气膜片和硅胶曝气膜片，膜片上有同心圆排列的孔。 产生的气泡直径为1.5~3.0mm，少量灰尘可通过孔而不堵塞，无需空气净化设备。
2.3.2 穿孔管曝气
穿孔曝气管采用钢管或塑料管制成，管径为25~50mm。 在管壁下部每隔50~100mm开3~5mm的孔。 气泡直径为2~6mm。 孔口流速大于10m/s。 穿孔曝气管结构简单，不易堵塞，阻力小，但氧气利用率较低，动力效率尚可。
2.3.3旋流曝气机
旋流曝气机是在传统螺旋曝气机的基础上，结合多种先进的结构形式而开发的新一代高效螺旋曝气机。 其服务面积大、阻力小、运行稳定可靠、不易堵塞。 使用寿命长等优点。 主要应用于工业废水和城市污水处理中的曝气系统。 在高悬浮物、高硬度、易结垢的废水中其优势更为明显。
根据需要可设置为固定式或升降式安装。
采用可升降安装时，设备易于维护。 当增氧机出现问题时，维修人员可以铺设支架，将增氧机单元从水中提出来进行维修或更换。 无需清空池中的积水。
2.3.4 悬链曝气机
挂链式增氧机由增氧机、增氧机连接软管、水面布风主管（浮管）三部分组成。 曝气器机组一般在曝气管内加配重或浇注钢筋混凝土，使曝气器悬浮在污水中，通过软管与主管连接，达到悬挂在水中的目的。
维护方便。 当增氧机出现问题时，维修人员可以乘船将增氧机单元吊出水面进行维修或更换。 无需清空池中的积水。
3、曝气设备综合比较
3.1 曝气设备比较
3.2 结论
评价某种曝气装置的优劣，不能只看技术参数，而必须通过参数、成本、辅助设备、总耗电量、运行管理、使用寿命等综合比较来评价其质量。
曝气方式的选择应因地制宜。 在满足生化反应需氧需求的前提下，应尽可能选择动力效率高的曝气设备，以降低运行能耗。 一般来说，曝气设备应选择化学稳定性好、耐酸碱、机械强度高、抗冲击能力强、能承受风机频繁使用造成的水锤的材料。 小型结构降低了运营成本。
