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分析对比各种曝气器的优缺点

环保设备 杜邦环保 2018-02-12 453 次浏览 0个评论

现在世界主流,数量上还是盘式曝气器比较多,不过管式有取代它的趋势,而且是很明显的。

现在主要使用的是微孔曝气器,从材质上分,主要分为:陶瓷 刚玉;或者 膜式(包括盘式和管式)曝气器,各有优点利弊,不过膜式是绝对的主流,刚玉和陶瓷在国外已经使用得越来越少了。

一、传氧效率

从传氧效率上说,好的 刚玉和陶瓷曝气器,不比膜式的微孔曝气器差,甚至要高一点(这种材质的盘式EDI也有,质量还不错,不过相对来说太贵了;现在在欧美也基本不用了,在中国更加推不出)。他们的原理,是把一堆混合物,石英沙、石灰之类的东西倒入膜具成型,然后经过几个工艺段烧制,使得里面部分的混合物烧没了,充满孔隙,当空气经过这些孔隙的时候,就会被分割成微小气泡。(我没生产过这玩意,不知说得对不对,欢迎指正)。

刚玉陶瓷曝气器的最大缺点,在于他们的孔隙会结垢。曝气器一开始运行的时候,压力损失是比较稳定,但运行到一定时期后,压头损失会突然急剧增大——这就是结垢的原因了。具体结垢成因分两类,以后专门跟帖讨论。

这种状况无法避免,就算你一直连续曝气不停,也会长。不过据某些我碰到的客户说,他们地区有点特殊的生活污水水质,不存在这种状况,但谁知道呢?他们只是凭感觉,也没有提供数据,我也不好继续问。

生物垢生成后,解决的办法主要有两种:1、加往曝气管里面加酸清洗,边运行边加。这种控制已经很成熟。不过污水厂稳定状态后,很多系统12小时左右就要加一次,至于用量多少,要看具体情况了。

2、把曝气头拆卸下来,丢到炉子里烧。烧完就可以再生,接近全新的状态——不过比较麻烦 。

按照主流观点,刚玉和陶瓷曝气器是可以永久运行的,不会损坏的。其实具体到每个品牌,并非这样。因为刚玉或陶瓷曝气器生产的工序相对较多,从材料和工序都要比较严格地执行,才能出精品。如果工序或材料没把好关,就会导致在使用一段时期后,孔隙中某些东西脱落,孔隙变大,传氧效率下降。可以说,单从样品上,你要判断一个刚玉或者陶瓷曝气器的质量,难度是相当大的——比判断膜式微孔曝气器更加困难。

从成本上说,刚玉和陶瓷 比 橡胶膜式的,要贵,绝对要贵,这也是他们用得越来越少的原因。当然,这个贵是相对的,你拿国产的刚玉陶瓷,和进口的膜式曝气器比,就要便宜。

刚玉陶瓷曝气器没有止回功能,一般只有盘式,我也只见过盘式。

二 、膜式微孔曝气器

膜式微孔曝气器,结构基本是比较简单的。里面一个支撑盘(或管),然后把膜套在外面,通过拧紧,或者不锈钢卡箍的方式,固定,就OK了。曝气器和供气管道的连接,一般有 螺纹连接 和 安装连接两种。

膜式曝气器最核心部分,在于曝气膜本身。有两个关键点:打孔方式、材质。

打孔方式主要有两种:激光打孔和机械打孔。激光打孔是通过激光照射,在膜的表面烧出一个小孔。缺点是有损料,而且孔周边部分的橡胶也变质了,闭合性能差,在国外基本不采用。机械打孔,是用精密刀具,把膜的表面切开,一般应该是无损料,这样在鼓气的时候,孔张开,不曝气的时候孔自动闭合,防止回漏。

现在顺便夹带些私货,推推自己的产品。EDI的膜片经过100万次开闭合的耐久性试验,每5秒钟开/闭合一次,经过100万次后,证明闭合性能依然相当良好——当然现在每个品牌的曝气器都这样宣称了。

言归正传。

现在膜的材质,最常用是 EPDM(三元乙丙橡胶)。这种橡胶从耐久性、寿命、抗老化,亲水性等各方面考虑,都是最优选择。生物污水采用这种橡胶是最合适的,常规的工业废水也应该选用这种材质的膜。

具体到每个品牌的橡胶材质,一些配方,则是曝气器商最核心的东西了。因为这直接影响这曝气器的性能和寿命。比如,你想把孔打密一点,打细一点,这样能提高传氧效率。但是如果材质达不到一定要求,孔打细了,可能一曝气就把膜撕裂。大家如果有机会接触,不妨对比一下各个厂家的膜片打孔密度。还有,一般好的橡胶膜,表面的光泽是比较少的,像皮鞋一样发亮那种,其实橡胶的含硫量比较多,用久了容易老化和发硬,压损会增大。

不过它也有外来危害,主要是:烃类、芳香族。如果污水中大量存在这些化学物质,就不能考虑EPDM了。EPDM耐温是176摄氏度以下。

还有一种听得比较多的材质,就是硅橡胶(EDI也有做,质量也很好)。从客观科学规律上说,硅橡胶材质曝气器的性能绝对比不上EPDM。(按照清水中算)

从原理上分析,因为亲水性硅橡胶比EPDM差。越亲水的材质,水越容易帖到材料表面,气泡越容易离开材料表面;亲水性差的,气体要在材料表面形成更大直径的气泡才能离开膜表面,导致了传氧效率的下降。至于亲水性是怎么一回事,可以简单这样理解:你把同样大小的水滴滴到材料水平表面,水散得越开的,亲水性越好。(当然,曝气器的传氧效率,也不仅仅是亲水性能一个因素决定)。亲水性好的材料,据说会增加表面结垢的机会。不过我个人不大认同这种说法。

硅橡胶也有其用武之地,就是EPDM不能用的时候,可以考虑用硅橡胶。硅橡胶的耐温也要广一点,是-65~232摄氏度。硅橡胶的主要外来危害,是酸类。

还有几种特别的膜片材质,简单介绍一下:聚氨基甲酸酯PU,腈类Nitrile、醇类Alcohols,氯丁橡胶Neoprene 这些材质的膜,都有各自的特殊外来危害。

还有一种据说什么都不怕的终极膜片:氟橡胶。

以上的各种材质的膜,EDI都有做,不过主要是EPDM,除了EPDM和硅橡胶,其他我都没卖过,见倒是见过。在我们的宣传册中,对于其适用场合和外来危害有介绍(这个介绍是针对客观材质本身,和品牌无关,无论什么品牌的都是这样)。

三 、介绍一下管式和盘式。

盘式是使用得较早,较成熟的曝气器。一开始的曝气器就是盘式的,而且是刚玉和陶瓷材质的(这种材质的盘式EDI也有,据老外自己说质量还不错,不过贵得离谱;现在在欧美也基本不用了,在中国更加推不出)。盘式的缺点主要如下。1、存在曝气死区(简单分析,整个盘底都是),搅拌性能不如管式。2、相对浪费管道,整个工程造价要高于管式。3、不曝气的时候,泥就直接沉积在盘的表面,再次启动直到要把泥重新搅拌起来,比起管式要多耗费30~40%的能量(据老外说是他们在美国的两个类似的SBR工艺中对比,结合计算得出的结论)。4、布置密度不如管式,如果你池子比较小,曝气量又十分大,这样就只能用管式了,因为在这平面内无法布再多的盘了。

优点:从国标上规定,盘式压头损失要比管式小一点,大概1000pa;传氧效率比起某些管式,要略高一点点。

与盘式相比,管式的优势很明显:

1、搅拌性能好。整个管式曝气器,是360度打孔的,不存在曝气死区。

2、节省了部分管道的费用,工程造价要明显低于盘式。

3、不曝气的时候,泥只能沉积在管面最中间很小的范围(这个范围EDI是不打孔的),稍稍往边一点弧度就增大,泥就无法沉在上面。再次启动的时候,一振就把泥振起来并且迅速搅拌。所以在SBR、CASS这类工艺中,管式优势十分大。

4、在曝气量要求很大,池面面积相对较小的情况下,只有管式能满足要求。

虽然管式的压头大于盘式,传氧效率略低(EDI的产品,同等水深海拔气温条件下,如果一般的管式在清水中的理论传氧效率能选取30~32%,盘式就能达33%),但是在设计中已经考虑了这点。通过适当多布一些管道,来保证管式能达到和盘式同样的传氧效率,至少我们是这样做的。

而且曝气系统的压损,主要来自水深的压力(一般5~6米的水深),管道压损和那1000pa差异(设计中已经被平衡了的),几乎可以忽略。

四 、介绍一下膜式微孔曝气器的止回功能

主流的止回功能有两大类,应用在盘式曝气器。1、单考膜片本身的闭合功能止回;国外品牌和一部分国内品牌都是这样做;2、增加止回阀,相当部分国内品牌采取这种方法。

膜本身的止回,没什么太复杂的东西。主要取决于膜的材质和打孔技术。最后就是能不能通过耐久性测试,而且这个测试是不是真的货真价实。

止回阀的原理也很简单,就是管道和曝气器连接的部分,在管道出气孔上面放置一个玻璃球(或者钢珠),供气的时候气体把球吹起,不供气的时候玻璃球在重力作用下压住供气孔。

有一种观点认为,加止回阀本身会增大系统压损,不可取。个人认同这种看法


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