一、工作原理

深層(井)曝氣技術原創(chuàng)于上世紀70年代的英國ICI公司，這項污水處理新工藝，是以地下深井或地面高塔作為曝氣池的高效活性污泥系統。做成地下深井時其直徑為1～6m，井深30～100m;做成地面高塔時其直徑5～30m，塔高10～30m。該活性污泥系統主要由升流管和降流管兩大部分構成。原污水和回流污泥的混合液沿降流管和升流管循環(huán)流動，在降流管中注入空氣作為生物氧化的氧源，在升流管中亦注入空氣作為揚升污水的動力源，同時也兼作生物氧化的補充氧源以及吹脫生化廢氣的曝氣源。其工作原理圖如圖1。

二、充氧能力

據氧向水中傳質的公式：

深層曝氣的充氧能力遠高于其它曝氣方法，主要原因是：

1、利用深層的靜水壓力，大大提高了傳氧的推動力(CS—C)，使降流管內的空氣泡下降所需要的能量，由升流管中釋放出的氣泡所產生的揚升作用得到抵消，因此獲得高氣相分壓時所花費的能量并不大，所以充氧動力效率高。

2、在降流管中以0.6～1.5m/s的高流速下，使KLa值成倍提高。

3、氣泡與液體的接觸時間或稱氣泡在液相中的作用時間可以長達3～5min，而普通曝氣(即淺層曝氣)都在15S以下，前者是后者的十至數十倍，從而極大地提高了氧的利用率。

根據需氧要求，深層曝氣的充氧能力，一般可達0.5～1.0kg/m3•h，而其動力效率仍高于其它曝氣方法。

三、深層曝氣工藝的運轉方式

由于是在一個很深的液層內曝氣充氧，它的運轉方式和流體力學特性與傳統(淺層曝氣)方法有很大差異。

1、混合液的循環(huán)動力可以用壓縮空氣也可以用機械——泵。

當采用壓縮空氣作動力時稱作氣提循環(huán)法，該法以壓縮空氣的浮力作用于液相繼而帶動混合液一起揚升，空氣既是循環(huán)動力，又是生化反應的氧源，故僅使用單組動力機械。

當采用水泵作動力時稱作機械循環(huán)法，此時仍需另設壓縮空氣源向降流管內注入空氣以作為氧源供生化反應之用，要用到兩組動力機械。

因此，采用氣力提升較機械提升具有明顯的優(yōu)勢。

2、流體力學特性

深層曝氣是污水在深筒中上升和下降的循環(huán)回流的同時鼓入空氣。因此，運轉中必須同時克服水阻和氣阻，提供運轉中所需的總驅動力，這是深層曝氣所特有的流體力學問題。

四、深層曝氣的生物反應動力學特性

1、采用深層曝氣法的好氧曝氣塔，是一種高分散生物反應體系，氣液兩相在塔式容器中呈現高速相對運動狀態(tài)，有序流和無序流兩種流體運動同時并存，氣液混合充分，從而也使固體——活性污泥不僅被高度分散，微生物體可以同時從氣相中直接呼吸攝氧和液相中攝取溶解氧，微生物體的內外源呼吸速率以指數級得到加速，促進微生物的增殖速率成幾何級上升，代謝旺盛，世代更新加快，世代鏈及微生態(tài)鏈延長，生物相豐富，生物活性增強，食欲旺盛，對有機物的攝取倍率亦成幾何級增長，對有機物種類的食譜展寬，故而對污水中各種分子量的有機物具有高效降解和快速的去除效果。深層曝氣法的這種優(yōu)秀的生物反應動力學特性，用于高濃度的污水和難降解的有機、有毒、色度深的高分子有機廢水的處理時，非常適宜。

2、深層曝氣法的活性污泥濃度高，其活性污泥濃度通?？蛇_5～10gmlvss/l，是常規(guī)活性污泥法(淺層曝氣)0.15～0.3gmlvss/l的2至數倍，因此對有機物的去除速率可以達到常規(guī)活性污泥法之去除速率的1.5～3次冪或更高。

五、深層曝氣(含深井曝氣)法的工藝組合

深層(井)曝氣活性污泥法與常規(guī)(淺層)曝氣活性污泥法同為曝氣充氧好氧氧化，其組合工藝仍然需要后續(xù)沉淀(固液分離)和污泥回流過程。而由于深層(井)曝氣過程是在較之常規(guī)(淺層)曝氣要高出數倍乃至數十倍的水壓下充氧，混合液中溶有過飽和空氣以及生物氧化反應過程生成的廢氣(N2、CO2等)，因此需要在其頂部設置脫氣池，用來脫除混合液中所溶入的過飽和空氣和廢氣，以利于循環(huán)到降流管中重新注入新鮮空(氧)氣。如果后續(xù)沉淀池，則需在進入沉淀池前先脫除微氣泡，以保證沉淀過程不受微氣泡上浮的干擾，而能使污泥正常沉降并從混合液中分離出去。

但微氣泡的上浮本來就能攜帶污泥一起上浮，這便是自發(fā)氣浮。因此我們正好可以利用深層曝氣過程的這種特性，在其后續(xù)氣浮分離器用來浮選掉污泥，可以將沉淀池省略，做到事半功倍。

在新疆某污水處理工程中，利用原來就建有符合處理規(guī)模的一組氣浮分離裝置，正好可以用來與深層曝氣法組成最佳工藝組合，又能充分發(fā)揮原有設施的處理功能，可謂一舉兩得發(fā)揮兩種設施的組合優(yōu)勢.

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