摘要：本文叙述了氧化沟工艺的关键设备–新型碟式曝气机的国内外现状，指出了目前国内外产品存在的差距。描述了新型碟式曝气机的研究及开发过程，以及新型碟式曝气机的优势、创新点、应用情况和社会效益。
关键词：碟式表曝机表面曝气机转碟曝气机转盘曝气机曝气碟片
1.研究开发的目标
1.1研究目的和意义
长期以来，我国的水环境污染污染日益加剧，不但给工农业生产带来巨大损失，严重制约国民经济的持续发展，而且对人民的生活和健康，甚至对人民的基本生存条件造成很大威胁，成为影响社会安定的一个不容忽视的因素。近年来，我国城市污水处理厂的建设正以前所未有的速度发展，目前有数百座城市污水处理厂正在建设之中。
在城市污水处理厂的主导工艺中，氧化沟工艺由于其具有的流程简捷、经济高效、管理方便、设备简单等特点，以及在脱氮方面所具备的较强功能，颇受重视，已得到日益广泛的应用，尤其适用于中小型城市污水处理厂。
氧化沟工艺的关键设备是表面机，在多种表面机中，碟式表曝机具有较为突出的优点：较高的充氧效率；极强的搅拌能力；方便地拆卸安装；灵活的控制调节；耐腐蚀长寿命。尤其在节能控制和减少占地方面具有明显优势。近年来随着奥贝尔氧化沟技术和关键设备的引进，进口的碟式表曝机显示出很好的性能，但规格少、跨距小、价格昂贵，难以适合我国污水处理工程的需要。因此，开发研制高质量的碟式表曝机成为污水处理行业的一项重要任务。
为此，在国家“九五”科技攻关项目“污水处理成套关键技术设备与器材研究”中，滚动增加了“新型碟式表曝机的研究”的内容，由国家城市给水排水工程技术研究中心承担，主要参加单位有天津国水设备工程有限公司和中国市政工程华北设计研究院。
1.2 国内外概况
美国U.S.FILTER ENVIREX是奥贝尔氧化沟技术及碟式表曝机设备的创始公司，对该设备的研究开发工作已进入成熟和应用阶段，目前全世界已有600多个采用奥贝尔氧化沟工艺及相关设备的污水处理厂在可靠运转。U.S.FILTER ENVIREX公司的转碟机是国外先进碟式表曝机的代表，具有很强的竞争力。但该公司产品存在如下问题：价格昂贵不适合我国国情；碟片材质、充填技术和结构设计较陈旧，可以创新突破，提高性能；采用传统的实心钢轴，跨距一般小于6米，难以适用大规模污水处理厂。
国内的同类设备产品尚属发展阶段，小型企业由于资金和技术力量的不足，还没有形成规模化、产业化的产品。目前已有数家企业以手糊、压制玻璃钢或一般工艺的注塑方式生产碟片，生产规模小、产品重量较大、能耗较高且生产效率低、成本较高。产品的性能、效率、稳定性和寿命较国外产品尚有一定差距，现有的技术水平和生产能力难以满足我国污水处理行业高速发展的需要。
本研究注重消化吸收国外先进的设计和生产技术，在高起点上创新突破，目标世界领先水平，开发适合大、中、小型氧化沟工程的新型碟式表曝机，并形成产业化的生产能力，以替代价格昂贵的进口产品，满足国内市场的需求。形成新的经济增长点。
1.3 研究开发内容和技术指标
新型碟式表曝器是在对国外先进技术的消化吸收的基础上,进行开发研制的成果，现已规模化生产，质量优良、运行稳定可靠、低能耗、形成配套完善的新型碟式表曝器，初步形成产业化生产能力，主要性能达到国际同类产品的技术水平。
研究内容分为碟片材质、添加技术、成型工艺以及机械设备的传动技术等。其工艺设计技术指标为：
在经济浸没水深500mm，经济转速50rpm条件下：
单碟充氧能力：≥0.92 kgO2/h；
动力效率：≥1.94 kgO2/kwh；
碟片重量＜1
工作水深大、充氧与混合能力强；
具备产业化生产规模；
结构简单、装卸灵活、使用寿命长、安装维护方便。
1.4 研究开发情况
从1999年开始前期准备工作：项目负责人及技术研究人员积极筹措，并制定出研究开发计划。收集国内外相关技术资料，分析同类产品存在的问题，找出解决的方法；与国外技术先进的公司合作，消化吸收国外先进的制造技术，确定了研究和设计的技术路线，初步制定出适合我国国情的加工制造工艺。
2000年初开始研究碟片材质和制造工艺。中外合作完成了大型注塑模具的制造和优化，选择多种材料，进行碟片的试模生产，通过大量的试验，测定碟片的各项指标，经比较分析，确定了碟片的材质。同时，对充氮和添加等技术进行了试验研究，优选采用添加技术并确定了最佳的添加剂。再此基础上，选择注塑设备，研究成型工艺，成功完成了碟片的产业化生产。
机械轴和传动装置的设计，主要依靠我们已有的成功经验，突破了国外产品的模式，分别研究设计出10米以下跨距的全部机械传动设备图纸，并制造出样机进行机械性能测试，形成机械传动部分的加工工艺和产业化生产能力。
从开始前期准备至制造出样机及现场测试近两年时间，在这两年时间，本项目充分发挥国家城市给水排水工程技术研究中心、中国市政工程华北设计研究院的技术优势，以及天津国水设备工程有限公司的开发制造能力。由于研究成果所具备的技术优势，新型碟式表曝器迅速占领市场制高点，已经在多项大中型城市污水处理工程中得到采用，在国内形成较大影响。
