曝气条件对等温层曝气器水力性能的影响

等温层曝气器内表观水流速度直接影响等温层曝气的充氧效果,针对表观水流速度难以准确计算的普遍问题,系统分析了曝气室内气水两相流运动所受的驱动能量与损失能量,提出了尾涡和顶部能量损失的无量纲表达式,建立了曝气室内水流的一维水动力学模型,以及基于MATLAB真域算法的模型求解方法.采用美国Prince湖等温层曝气器的实际运行数据,对该模型进行了验证,表观水流速度的预测误差在±8％以内,明显低于现有预测误差±20%.当曝气孔直径为2.6mm、曝气量从0.018m3/h增加到0.063m3/h时,曝气室内表观水流速度随曝气量的增加而增加;当曝气量固定,曝气孔直径从2.6mm减小至0.26mm时,表观水流速度随曝气孔直径的减小而增加,而当曝气孔直径进一步减小至0.026mm时,表观水流速度基本不受影响.计算了不同条件下的驱动能量和各项损失能量,揭示了引起表观水流速度变化的内因.建立的水动力学模型可用于指导等温层曝气器的设计和优化.     

曝气条件对等温层曝气器充氧性能的影响

分析了等温层曝气器曝气室内气泡—水接触界面的氧传质过程,确定了表征氧传质效果的各项参数,在双膜理论基础上建立了等温层曝气充氧动力学模型及其解析方法.应用本模型预测了美国Prince湖等温层曝气器的充氧效果.根据等温层曝气充氧动力学模型的预测结果,随曝气量的增加和气泡直径的减小,氧总传质系数和氧传质速率均增大;随曝气量和气泡直径的增大,曝气效率下降.在等温层曝气器结构固定的情况下,减小气泡直径和增加水深均有利于改善曝气室的充氧效果,尤其是当气泡直径达到μm级别时;当曝气量超过一定临界值0.06m3/s时,曝气室的充氧效果略有削弱.根据曝气量对氧传质速率、曝气效率和单位时间内曝气室的充氧量的影响特性曲线,可确定等温层曝气器的优化运行条件.     

污水处理厂刚玉曝气器堵塞原因及清洗效果研究

以无锡市某污水处理厂刚玉曝气器为研究对象,论述了刚玉曝气器堵塞原因及堵塞特征,同时对刚玉曝气器进行酸洗实验,以保证污水处理厂曝气系统稳定运行。结果表明:新旧曝气头混合使用的曝气系统有效运行时间仅为160 d,远低于全新曝气头的曝气系统（840 d）,表明运行中的曝气系统曝气头容易堵塞,需及时清洗维护。微生物对刚玉曝气器的堵塞程度基本没有影响,但对判断刚玉曝气器的堵塞状态具有指示作用。刚玉曝气器堵塞程度与有机物、无机物的含量相关,且与总铁含量呈现正相关。酸清洗对恢复刚玉曝气器性能具有较好的提升效果,15% HCl溶液酸洗20 min能使刚玉曝气头氧传质系数由刮泥后的0.5 min-1左右恢复到0.7 min-1左右,接近于全新曝气头氧传质系数,清洗效果良好。     

微孔曝气系统设计

结合最新发布的行业标准CJ/T 475—2015《微孔曝气器清水氧传质性能测定》,分析和叙述了曝气池微孔曝气系统的氧传质速率(OTR)、标准氧传质速率(SOTR)、风量和曝气器数量的计算方法;对标准氧转移效率(SOTE)的主要影响因素进行了分析,分析结果表明:SOTE主要与曝气池表观流速、曝气密度和曝气池水深有关,完整的曝气器SOTE性能曲线图应当包括SOTE与曝气器表观流速、曝气密度、曝气水深之间的关系曲线;并给出了具体计算例子,以期对微孔曝气系统的设计提供指导和参考。     

通气量及曝气密度对微孔曝气器充氧性能影响的中试研究

通气量及曝气密度是曝气系统重要的运行参数,在中试条件下,以充氧能力和氧利用率为评价指标,研究了橡胶膜及刚玉微孔曝气器在不同通气量及曝气密度下充氧性能的变化规律。结果表明:橡胶膜微孔曝气器的充氧能力随通气量及曝气密度的增大而增大,氧利用率随通气量及曝气密度的提高先增大后减小。刚玉微孔曝气器充氧能力随曝气密度的增大而增大,氧利用率随通气量的增大而减小,而随曝气密度的增大先增大后减小。橡胶膜微孔曝气器氧利用率最大时,其最佳通气量为3.0 m3/h时,最佳曝气密度为4.5%~5.5%,刚玉微孔曝气器最佳曝气密度为11%~15%。     

常用曝气系统在城市给水工程中的应用对比

生物接触氧化法作为城市给水工程生物预处理工艺,近年来得到了日益广泛的实际应用。本文对给水生物接触氧化法预处理工艺中常用的两种曝气系统(微孔曝气器曝气和穿孔管曝气)作了简单介绍,并结合中试试验和工程实践对这两种不同曝气系统作了充氧性能、系统造价、运行成本及运行管理等方面的比较分析。研究表明,在实际污水处理厂生物池曝气系统应用中,采用微孔曝气器的曝气系统优于采用穿孔管的曝气系统。     

低表观气速间歇曝气AGS-SBR系统处理实际生活污水

实验选用3个SBR反应器接种污水厂活性污泥,R1采用高表观气速（SGV）连续曝气,R2采用低SGV连续曝气,R3采用低SGV间歇曝气,在低碳氮比的实际生活污水中培养好氧颗粒污泥,探究不同SGV曝气条件对好氧颗粒污泥的形成及系统处理效果的影响.经过120d的培养,R1、R2和R3中颗粒粒径分别为（754±78）,（812±86）,（1183±93）μm,R3的脱氮除磷效果优于R1和R2.结果表明,应用低SGV间歇曝气策略在低碳氮比实际生活污水中培养的好氧颗粒污泥脱氮除磷性能良好,且系统中反硝化聚磷菌（DPAO）占聚磷菌（PAO）比例为24.75%.     

新旧微孔曝气器氧转移速率试验研究

以某污水处理厂运行4年多的旧盘式曝气器和同型号的新盘式曝气器为试验对象,对其氧转移速率进行了对比试验,结果表明新旧曝气盘氧转移速率均明显分为两个阶段,运行了4年的旧曝气盘微孔数量减少、微孔孔径增大、气泡数量减少、气泡尺寸增大,氧转移速率比新曝气盘降低了29.2%。因此,污水处理厂在日常运行管理中要做好曝气器的保养工作,及时清洗更换破损、堵塞的曝气器避免能耗浪费。     

鼓风曝气充氧性能与曝气器水深关系

应用相似原理,建立曝气器清水充氧性能与曝气器浸没深度变化的数学模式,为曝气器充氧性能科学预测和曝气工艺设计提供可靠的参数。     

扬水曝气器类型对分层水库藻类控制效果的影响

为优选扬水曝气器的类型以更经济有效地原位控藻,建立了基于Fluent软件的水库水动力与水质数值模拟方法,在不同温度梯度和水深条件下,预测了淹没式和非淹没式扬水曝气器对分层水库中藻类控制的效果. 以金盆水库扬水曝气水质改善工程为案例,对扬水曝气器外围流场和藻类混合迁移过程进行数值模拟. 结果显示,垂向流速和藻密度的模拟结果与实测数据吻合较好. 在典型的扬水曝气器运行条件下,水深分别为77.25、87.25和97.25 m时,淹没式和非淹没式扬水曝气器的外围流场均以顺时针环流为特征;淹没式扬水曝气器的环流发展较远,表层藻密度分别被削减了86.8%、88.2%、90.6%;扬水曝气器类型对藻密度削减率的影响不大. 采用淹没式扬水曝气器时,77.25、87.25和97.25 m水深下核心控藻区占整个流场区域的比例分别为39.71%、41.14%和42.73%,分别比非淹没式的高14.81%、8.95%和2.69%;藻类完全混合的时间分别为10、12和14 d,分别比非淹没式的少8、7和6 d. 不同季节和水深条件下的模拟结果表明,采用淹没式扬水曝气器,核心控藻区域较大,藻类混合较快.      

曝气参数对短程硝化的影响及氮素等高线分析

采用间歇曝气SBR工艺处理实际生活污水,在温度为（26±0.5）℃,pH值为（7.2±0.2）时,考察曝气强度和曝气密度两种曝气参数对实现稳定短程硝化的影响,设计批次试验采用等高线及其剖面图探究NH₄⁺-N去除率（ARE）和NO₂^--N积累率（NiAR）.结果表明：控制曝气密度为12时,高曝气强度（2L/（L×h））下,可实现67.10%的ARE和95%的NiAR;控制曝气强度为2L/（L×h）,在曝气密度分别为6、8和12时,ARE分别在40、37、22周期达到71.40%、52.36%和59.60%,NiAR分别增大至98.94%、96.72%和98.20%.对批次试验结果进行等高线分析,曝气强度和曝气密度均会对ARE和NiAR有影响,在曝气强度为和曝气密度分别为2L/（L×h）和15时,ARE和NiAR分别高达77%和99%.     

曝气压力对MABR中同步硝化反硝化脱氮的影响

以模拟生活污水为研究对象,探讨膜曝气生物反应器(MABR)推流运行时不同曝气压力下不同点位分布的溶解氧值特征;利用MABR可形成好氧/缺氧/厌氧的环境特性,针对曝气压力对MABR同步硝化反硝化脱氮效果的影响进行研究,借助微生物鉴定手段对MABR的群落结构进行分析。研究结果表明:相同曝气压力下的DO值,轴向上波动较大,径向上以曝气膜为中心向外部逐渐降低;随着曝气压力的增加,不同点位分布的DO值均提高,同步硝化反硝化效率先升高后降低。当曝气压力为0.04MPa时出水的同步硝化反硝化脱氮效果最佳为74.67%。在此曝气压力下,微生物群落鉴定证明生物膜内出现了好氧-兼氧的分层现象,生物膜内由好氧菌、兼氧菌共同完成硝化、反硝化过程,主体液料由厌氧菌作为优势菌群进行反硝化作用,并且根据未检测出厌氧氨氧菌的鉴定结果排除发生厌氧氨氧化的干扰。     

搅拌散气曝气技术原理及设备

介绍了一种新型的搅拌散气曝气的技术原理,并说明其相对传统主流微孔曝气技术的优良性和节能性特点。搅拌散气曝气技术具有曝气性能好,动力效率高,能耗低,工艺适应性好的技术特点。通过标准活性污泥法的工程实例,实际处理量为2.88×104~5.3×104m3/d的污水处理厂,BOD去除率达90%,处理单位水量的消耗电量为0.0732 kW.h/m3,与同类曝气设备的应用进展情况对比表明,搅拌散气曝气技术因其控制的灵活性和节能潜力而具有广阔的应用及推广的可能性。     

横向流中曝气气泡生成动力学及模拟研究

采用水平集方法和变物性的单一流体运动方程,结合显式时间步进的ICE数值算法,三维模拟了推流式曝气池内气泡的生成过程.重点研究了横向水流对曝气气泡生成动力学的影响.模拟的气泡形状演变过程与国外学者的可视化实验符合较好.模拟结果显示,与在静止水流中气泡的生成相比,曝气池内水横向流动对气泡的生成过程有重要的影响.由于受到水流施加的横向曳力作用,气泡逐渐倾斜向下游生长;气泡生成的时间明显缩短;生成气泡的体积也显著地减小.     

连续/间歇曝气MBBR-亚硝化工艺性能及N2O释放特性

采用移动床生物膜反应器（MBBR）,利用载体固定化氨氧化菌（AOB）,分别以连续曝气和间歇曝气方式长期平行运行两套MBBR亚硝化反应器（RC和RI反应器）,分析对比不同曝气方式下亚硝化工艺性能和强温室气体（N₂O和NO）释放特性.结果表明：两种曝气方式均能实现亚硝化工艺,但RI出水NO₂^--N平均浓度较RC高20%左右,且出水NO₂^--N和NO₃^--N浓度波动性更小,因此间歇曝气条件下具有更好的亚硝化效果,更易形成稳定的亚硝化体系.在线测定两种体系N₂O和NO释放特性可知,RC比RI减少NO释放量约87.3%,增加N₂O释放量约57.5%.16S rDNA高通量测序结果表明,Nitrosomonas为AOB主要菌属,相对丰度最高分别为8%和10.06%,最低分别为2.19%和2.26%.间歇曝气方式下反应器可获得更高的AOB相对丰度.     

污水处理过程中曝气方式对挥发性有机物排放量影响研究

针对污水处理厂逸散挥发性有机物(VOCs)加重城市雾霾的环境问题,实验研究了污水生化处理中不同曝气强度、曝气方式对VOCs排放量的影响.研究表明:在SBR处理工艺中,曝气阶段产生VOCs占全过程排放总量的88.34%,曝气强度、曝气方式是影响VOCs排放量的主要因素;在均匀曝气条件下,不同时刻VOCs逸散浓度先急剧上升,在4~6 min达到峰值,然后呈下降趋势,约50~60 min后趋于稳定;不同曝气强度条件下,VOCs产生量与曝气强度正相关,当曝气强度在175 m L·min~(-1)时,既满足出水污染物去除效果,又能使VOCs的排放量最少;在渐减曝气方式中,采用曝气强度分别为200、175、150、125 m L·min~(-1),持续1 h递减的四阶段运行方式和同一曝气强度(175 m L·min~(-1))均匀曝气相比,前者的VOCs总排放量减少了19.51%,曝气量减少了7.14%,说明现有污水处理厂通过优化曝气方式可明显减少VOCs排放.     

间歇曝气对部分硝化-厌氧氨氧化处理氨氮废水的影响

采用间歇曝气在MBBR反应器中成功实现一段式部分硝化耦合厌氧氨氧化(PN/A)过程.结果表明,在实验温度为35℃,进水氨氮浓度为150.00mg/L,进水氮负荷为0.24kg/(m3·d),DO浓度为(1.41±0.24)mg/L条件下,反应器总氮去除效率达到83.74％.生物膜中厌氧氨氧化菌(AnAOB)和氨氧化菌(...