摘要：生物接觸氧化法作為給水生物預處理工藝，近年來得到了日益廣泛的工程實際應用。本文對給水生物接觸氧化法預處理工程中常用的兩種曝氣系統（微孔曝氣器曝氣和穿孔管曝氣），作了充氧性能、系統造價、運行成本及運行管理等方面的比較研究。研究表明，在實際工程應用中，采用微孔曝氣器的曝氣系統優于采用穿孔管的曝氣系統。

    關鍵詞： 微孔曝氣器 生物接觸氧化池 穿孔管 充氧性能 運行成本

　　近些年來，隨著工農業的迅速發展，城市化建設加快，城市人口膨脹，引起了城市工業與生活用水大量增加；同時，相應的污染排放量也在逐年增加，導致了飲用水水源普遍受到污染，飲用水水質惡化。在給水處理領域中引入生物預處理，已成為微污染水源水處理的技術發展方向和有效手段之一。在我國，給水工程實踐中常用生物接觸氧化法作為生物預處理工藝。在該方法中，曝氣系統的選擇直接關系著整個生物預處理工藝的充氧性能、處理效果、運行成本和管理操作。本文結合中試試驗和工程實踐對這兩種不同曝氣系統作了多方面的比較與分析。

　　1 生物接觸氧化池的兩種曝氣系統 

　　為提高氧的利用率，生物接觸氧化池宜采用氣水逆向流設計。一般用鼓風機鼓風曝氣，曝氣設備分布于池底；氣流自下向上流經填料區，水流自上向下流經填料區。曝氣系統一般采用微孔曝氣系統或穿孔曝氣系統。

　　微孔曝氣系統一般采用膜片式微孔曝氣器作為曝氣設備，池中填料一般采用彈性填料，設計氣水比一般取0.7左右。 

　　穿孔曝氣系統采用穿孔管作為曝氣設備，池中填料可采用顆粒填料或彈性填料，設計氣水比一般取1左右。 

　　2 充氧性能比較 

　　通過對中試裝置的清水充氧試驗，對兩種不同曝氣方式的標準狀態充氧性能作了測試，并對以下幾項充氧性能評定指標作了比較與分析。 

　　(1) 標準狀態下的氧總轉移系數KLas（h-1）——曝氣器在標準狀態(水溫20℃、1atm大氣壓強)的測試條件下，在單位傳質推動力作用時，單位時間向單位體積水中傳遞氧的數量； 

　　 KLas=KLa(T)•1.024(20-T)　　　　　　 (1） 

　　式中 KLa(T)——水溫為T℃條件下，氧氣的總轉移系數（h-1）； 

　　　　 T——測定時的實際水溫（℃）。 

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

　　式中 Cs——液體中的氧氣溶解度（mg/L）； 

　　　　 C1、C2——在t1、t2時間（以min計）所測得的氧氣濃度（mg/L）。 

　　(2) 氧氣轉移率dc/dt（mg/L.h）——曝氣器在標準狀態的測試條件下,單位體積內氧氣的轉移速率； 

　　dC/dt=KLas•Cs(20) 　　　　　　　　　　（3） 

　　式中 dC/dt ——單位體積內氧氣的轉移速率，簡稱氧氣轉移率（mg/L.h）； 

　　　　 Cs(20)——標準狀態下的氧氣在清水中的溶解度，Cs(20)=9.17mg/L。 

　　(3) 充氧能力R0(kgO2/h)——曝氣器在標準狀態的測試條件下，單位時間向溶解氧為零的水中傳遞的氧量: 

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

　　式中 V——液體體積（m3）。 

　　(4) 氧利用率EA（％）——曝氣器在標準狀態的測試條件下，傳遞到水中的氧量占曝氣器供氧量的百分比：

　　EA=(R0/S)×100%　　　　　　　 （5） 

　　式中 S——供氧量(kgO2/h)； 

　　S=0.21•1.331•GS 

　　其中 0.21——空氣中氧所占比例； 

　　　　 1.331——標準狀態下氧的容重(kg/m3)； 

　　　　 GS——供給空氣量(m3/h)。 

　　(5) 充氧動力效率EP（kgO2/kW.h）——曝氣器在標準狀態的測試條件下消耗1kW.h有用功所傳遞到水中的氧量。 

　　Ep=R0/N 　　�。�kgO2/KW.h） （6） 

　　式中 N ——消耗功率計算值； 

　　N=HGsγ/102 （kW） 

　　其中　H ——空氣壓力(kg/cm2)； 

　　　　　γ——標準狀態下的空氣容重，γ =1.205(kg/m3)。 

　　2.1 清水充氧試驗 

　　本試驗直接利用A型和B型生物接觸氧化中試裝置（見圖1）為測試裝置：A型生物接觸氧化池的填料區下方設微孔曝氣器(微孔直徑0～200μm范圍內變化)，直接向彈性填料區鼓風曝氣，池中水深4.5m，填料區高度4m，并采用兩級串聯的方式運行。B型生物接觸氧化池的填料區下方設置穿孔曝氣管(孔徑1mm)，直接向顆粒填料區鼓風曝氣，池中水深4.1m，填料區高度2m。