在水处理工艺中，曝气设备是给水生物预处理、污水活性污泥法预处理等的重要设备，其功能通过曝气设备向生物处理系统(如曝气池)提供空气(氧气)，而氧气是好氧微生物新陈代谢所需要的氧量，也是参与生化反应、降解有机物的不可缺少的基本物质。曝气分为鼓风曝气和机械曝气。曝气的主要作用有两个：一是充氧；二是搅拌，可增强污染物在水处理系统中的传质条件，提高处理效果。在曝气沉砂池中，利用空气进行混合，可提高有机物与无机颗粒的分离效果。此外，在气浮、污泥气浮浓缩、污泥好氧消化以及氧化塘中也广泛用到曝气设备。

11.1.1 鼓风曝气扩散装置

鼓风曝气是传统的曝气方式，鼓风曝气系统由鼓风机、空气(氧气)输送管道和空气(或氧气)扩散装置组成。鼓风机将空气(或氧气)通过管道输送到安装在曝气池底部的空气扩散装置进行曝气，因此鼓风曝气系统中空气扩散装置至关重要。为了净化空气，进气管上常装设空气过滤器，在寒冷地区，通常在进气管前设空气预热器；空气扩散装置一般分小气泡、中气泡、大气泡、水力剪切和机械剪切、水力冲击及空气升液等类型，大气泡型装置逐步退出。目前常用扩散板、扩散管或扩散盘式小气泡扩散装置，穿孔管属中气泡扩散装置，竖管曝气属大气泡扩散装置。还有倒盆式、撞击式和射流式水力剪切扩散装置，涡轮式机械剪切扩散装置。下面介绍鼓风曝气系统中的空气扩散装置。

11.1.1.1 常见的曝气扩散装置

(1)扩散管、扩散板、扩散罩扩散管是由多孔陶质扩散管组成，其内径45～75mm，壁厚6～14mm，长600mm，每10根为一组，如图11-1所示。通气率为12～15m/(根·h)。

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图11-1 扩散管

空气由竖管进入槽内，然后通过扩散板进入处理液。扩散板安装在池底一侧的预留槽上，如图11-2所示。扩散板是用多孔性材料制成的薄板，由陶土、塑料或其他材料制成，其形状可做成方形或长方形，方形扩散板尺寸通常为300mm×300mm×(25～40)mm，扩散板曝气产生细气泡，因而增加了空气与废水的接触面积，空气利用率高，布气均匀。扩散板的通气率为1～1.5m³/(m²·min)，氧利用率约10%，充氧动力效率约2kgO₂/(kw·h)。它的缺点是孔隙小，空气通过时压力损失大，容易堵塞，目前国内已很少采用。

图11-2 扩散板及其安装形式

扩散罩的种类很多，如图11-3所示为圆帽罩型扩散器，在英国采用较多，其直径18mm，清洗时易拆除或更换。

目前我国自主研制的WM-180型网状膜曝气器，如图11-4所示。该曝气器采用网状膜代替曝气盘用的各种曝气板材，其网很薄，网上孔径直细，滤水透气效果优于微孔板材，不易发生堵塞。网状膜曝气器采用底部供气，空气经分配器第一次切割后均匀分布到气室里，高速气流经切割分配到网状膜的各个部位受到阻挡，然后通过特制的网膜微孔的第二次切割，形成微小的气泡均匀地分布扩散到水中，曝气器服务面积0.5m³/个，单盘供气量2.0～2.5m³/h，氧利用率为12%～15%，动力效率为2.7～3.5kgO₂/(kW·h)。使用该曝气器的供气系统开启不需要滤清处理，曝气器不易发生堵塞，可以省去空气净化设备。

图11-3 圆帽罩型扩散器

图11-4 网状膜曝气器
1-螺罩；2-本体；3-分配器；4-网膜；5-密封垫

如图11-5所示是我国自主研发的YMB-1型膜片微孔曝气器，该曝气器的气体扩散装置采用微孔合成橡胶膜片，膜片上开有150～200um的5000个同心圆布置的自闭式孔眼。当充气时开空气通过布气管道，并通过底座上的孔眼进入膜片和底座之间，在空气的压力下，使膜片微微鼓起，孔眼张开，达到布气扩散的目的。当供气停止时，由于膜片与底座之间的压力下降，膜片本身的弹性作用，使孔眼渐渐自动闭合，压力全部消失后，由于水压作用，将膜片压实于底座之上。因此，曝气池中的混合液不可能产生倒灌，也不会堵塞孔眼。另一方面，当孔眼开启时，其尺寸稍大于微孔曝气孔眼，空气中所含少量尘埃也不会造成曝气器的缝隙堵塞，因此也不需要空气净化设备。

图11-5 膜片微孔曝气器

该曝气器膜片平均孔径为150～200um，空气流量1.5～3.0m3/(个·h)，服务面积0.5～0.75m²/个，氧利用率(水深3.2m)为18.4%～27.7%，充氧能力0.11～0.185kgO₂/(m²·h)，充氧动力效率3.46～5.19kgO₂/(kW·h)。

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文章来源：《水处理新技术、新工艺与设备》

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