比較了國(guó)內(nèi)外微孔曝氣研究和應(yīng)用實(shí)例，敘述了曝氣量、安裝水深、安裝面積、孔徑、水質(zhì)和氣孔堵塞狀況對(duì)微孔曝氣充氧性能的影響，對(duì)不同影響因素的作用效果做了總結(jié)，并指出目前研究存在的問(wèn)題。以期對(duì)污水處理廠(chǎng)曝氣系統(tǒng)的優(yōu)化提供借鑒，對(duì)擬采用微孔曝氣法進(jìn)行生態(tài)修復(fù)的研究提供參考。
污水處理
1.引言
好氧生物處理是污水處理廠(chǎng)的中心環(huán)節(jié)，曝氣設(shè)備是好氧生物處理的核心組件。曝氣不僅可以提供好氧微生物所需的溶解氧，還可以攪動(dòng)水體，增加微生物與懸浮物的接觸面積，提高污染物的去除率。曝氣是污水處理的主要耗能環(huán)節(jié)，一座普通的污水處理廠(chǎng)中45%~75%的能耗是曝氣過(guò)程產(chǎn)生的。能耗大、維護(hù)費(fèi)用高是目前曝氣系統(tǒng)的主要問(wèn)題。
微孔曝氣是一種高效的曝氣技術(shù)。早在1915年，英國(guó)發(fā)明了第一個(gè)多孔盤(pán)曝氣裝置，并于20世紀(jì)30~40年代逐漸流行。隨著20世紀(jì)70年代能源危機(jī)之后，微孔曝氣技術(shù)由于其通氣量大、充氧能力強(qiáng)，節(jié)約能耗的特點(diǎn)，再次受到關(guān)注。
美國(guó)的Ridgewood污水處理廠(chǎng)將粗孔曝氣器改裝成微孔曝氣器之后，氧利用率提高了50%，并降低了28%左右的能耗。與大中氣泡的曝氣系統(tǒng)相比，微孔曝氣系統(tǒng)能節(jié)約50%左右的能耗。
盡管如此，微孔曝氣的氧的利用率也<20%～30%，而且能耗很高。因此，如何在不增加能量消耗的前提下提高微孔曝氣器的充氧性能，優(yōu)化微孔曝氣器充氧性能具有重要意義。
2.微孔曝氣技術(shù)的應(yīng)用
目前微孔曝氣多用于生活污水的處理和黑臭河道的治理，國(guó)內(nèi)外已有大量研究案例。表1例舉了國(guó)內(nèi)外微孔曝氣技術(shù)的研究和應(yīng)用實(shí)例。研究發(fā)現(xiàn)，微孔曝氣技術(shù)單獨(dú)作用對(duì)污染物的去除效果有限，這是因?yàn)槠貧鈱?duì)污染物的去除主要依靠污水中的微生物作用。對(duì)于微生物含量匱乏的水體，曝氣效果往往不明顯。通過(guò)向水體中投加微生物菌劑或利用生物膜法可以有效地提高污染物的去除率。
從N、P的去除機(jī)理可知，曝氣對(duì)N、P的去除實(shí)質(zhì)是物質(zhì)之間不同形態(tài)的轉(zhuǎn)化，以及水體和底泥之間的物質(zhì)交換過(guò)程，污染物并沒(méi)有從水體－底泥系統(tǒng)中去除。水生植物能夠很好地利用水體－底泥中的N、P營(yíng)養(yǎng)元素，從根本上去除污染物。因此，微孔曝氣技術(shù)與微生物、水生植物等技術(shù)聯(lián)合作用能大幅度提高污染物的去除率，是未來(lái)研究的重點(diǎn)。目前研究較多的聯(lián)合技術(shù)是人工濕地技術(shù)和生物膜技術(shù)。
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