摘要：生物接触氧化法作为给水生物预处理工艺，近年来得到了日益广泛的工程实际应用。本文对给水生物接触氧化法预处理工程中常用的两种曝气系统（微孔曝气器曝气和穿孔管曝气），作了充氧性能、系统造价、运行成本及运行管理等方面的比较研究。研究表明，在实际工程应用中，采用微孔曝气器的曝气系统优于采用穿孔管的曝气系统。

    关键词： 微孔曝气器 生物接触氧化池 穿孔管 充氧性能 运行成本

　　近些年来，随着工农业的迅速发展，城市化建设加快，城市人口膨胀，引起了城市工业与生活用水大量增加；同时，相应的污染排放量也在逐年增加，导致了饮用水水源普遍受到污染，饮用水水质恶化。在给水处理领域中引入生物预处理，已成为微污染水源水处理的技术发展方向和有效手段之一。在我国，给水工程实践中常用生物接触氧化法作为生物预处理工艺。在该方法中，曝气系统的选择直接关系着整个生物预处理工艺的充氧性能、处理效果、运行成本和管理操作。本文结合中试试验和工程实践对这两种不同曝气系统作了多方面的比较与分析。

　　1 生物接触氧化池的两种曝气系统 

　　为提高氧的利用率，生物接触氧化池宜采用气水逆向流设计。一般用鼓风机鼓风曝气，曝气设备分布于池底；气流自下向上流经填料区，水流自上向下流经填料区。曝气系统一般采用微孔曝气系统或穿孔曝气系统。

　　微孔曝气系统一般采用膜片式微孔曝气器作为曝气设备，池中填料一般采用弹性填料，设计气水比一般取0.7左右。 

　　穿孔曝气系统采用穿孔管作为曝气设备，池中填料可采用颗粒填料或弹性填料，设计气水比一般取1左右。 

　　2 充氧性能比较 

　　通过对中试装置的清水充氧试验，对两种不同曝气方式的标准状态充氧性能作了测试，并对以下几项充氧性能评定指标作了比较与分析。 

　　(1) 标准状态下的氧总转移系数KLas（h-1）——曝气器在标准状态(水温20℃、1atm大气压强)的测试条件下，在单位传质推动力作用时，单位时间向单位体积水中传递氧的数量； 

　　 KLas=KLa(T)•1.024(20-T)　　　　　　 (1） 

　　式中 KLa(T)——水温为T℃条件下，氧气的总转移系数（h-1）； 

　　　　 T——测定时的实际水温（℃）。 

　　KLa(T)=2.303lg[(c3-c1)/(c3-c2)]×［60/(t2-t1)] 　　（2） 

　　式中 Cs——液体中的氧气溶解度（mg/L）； 

　　　　 C1、C2——在t1、t2时间（以min计）所测得的氧气浓度（mg/L）。 

　　(2) 氧气转移率dc/dt（mg/L.h）——曝气器在标准状态的测试条件下,单位体积内氧气的转移速率； 

　　dC/dt=KLas•Cs(20) 　　　　　　　　　　（3） 

　　式中 dC/dt ——单位体积内氧气的转移速率，简称氧气转移率（mg/L.h）； 

　　　　 Cs(20)——标准状态下的氧气在清水中的溶解度，Cs(20)=9.17mg/L。 

　　(3) 充氧能力R0(kgO2/h)——曝气器在标准状态的测试条件下，单位时间向溶解氧为零的水中传递的氧量: 

　　R0=KLas•V•Cs(20)•10-3 ,（kgO2/h） 　　　　(4) 

　　式中 V——液体体积（m3）。 

　　(4) 氧利用率EA（％）——曝气器在标准状态的测试条件下，传递到水中的氧量占曝气器供氧量的百分比：

　　EA=(R0/S)×100%　　　　　　　 （5） 

　　式中 S——供氧量(kgO2/h)； 

　　S=0.21•1.331•GS 

　　其中 0.21——空气中氧所占比例； 

　　　　 1.331——标准状态下氧的容重(kg/m3)； 

　　　　 GS——供给空气量(m3/h)。 

　　(5) 充氧动力效率EP（kgO2/kW.h）——曝气器在标准状态的测试条件下消耗1kW.h有用功所传递到水中的氧量。 

　　Ep=R0/N 　　　（kgO2/KW.h） （6） 

　　式中 N ——消耗功率计算值； 

　　N=HGsγ/102 （kW） 

　　其中　H ——空气压力(kg/cm2)； 

　　　　　γ——标准状态下的空气容重，γ =1.205(kg/m3)。 

　　2.1 清水充氧试验 

　　本试验直接利用A型和B型生物接触氧化中试装置（见图1）为测试装置：A型生物接触氧化池的填料区下方设微孔曝气器(微孔直径0～200μm范围内变化)，直接向弹性填料区鼓风曝气，池中水深4.5m，填料区高度4m，并采用两级串联的方式运行。B型生物接触氧化池的填料区下方设置穿孔曝气管(孔径1mm)，直接向颗粒填料区鼓风曝气，池中水深4.1m，填料区高度2m。