摘要： 本文简要地介绍了深层曝气技术。从深层曝气的工作原理、充氧能力、深层曝气工艺的运转方式、深层曝气的生物反应动力学特性等方面作了简要的说明，文章最后以深层曝气（含深井曝气）法与气浮的工艺组合作为结尾。

关键词： 深层曝气技术 充氧能力

一、工作原理

深层（井）曝气技术原创于上世纪70年代的英国ICI公司，这项污水处理新工艺，是以地下深井或地面高塔作为曝气池的高效活性污泥系统。做成地下深井时其直径为1～6m，井深30～100m；做成地面高塔时其直径5～30m，塔高10～30m。该活性污泥系统主要由升流管和降流管两大部分构成。原污水和回流污泥的混合液沿降流管和升流管循环流动，在降流管中注入空气作为生物氧化的氧源，在升流管中亦注入空气作为扬升污水的动力源，同时也兼作生物氧化的补充氧源以及吹脱生化废气的曝气源。其工作原理图如图1。

二、充氧能力

据氧向水中传质的公式：

深层曝气的充氧能力远高于其它曝气方法，主要原因是：

1、利用深层的静水压力，大大提高了传氧的推动力（C_S—C），使降流管内的空气泡下降所需要的能量，由升流管中释放出的气泡所产生的扬升作用得到抵消，因此获得高气相分压时所花费的能量并不大，所以充氧动力效率高。

2、在降流管中以0.6～1.5m/s的高流速下，使K_La值成倍提高。

3、气泡与液体的接触时间或称气泡在液相中的作用时间可以长达3～5min，而普通曝气（即浅层曝气）都在15S以下，前者是后者的十至数十倍，从而极大地提高了氧的利用率。

根据需氧要求，深层曝气的充氧能力，一般可达0.5～1.0kg/m³•h，而其动力效率仍高于其它曝气方法。

三、深层曝气工艺的运转方式

由于是在一个很深的液层内曝气充氧，它的运转方式和流体力学特性与传统（浅层曝气）方法有很大差异。

1、混合液的循环动力可以用压缩空气也可以用机械——泵。

当采用压缩空气作动力时称作气提循环法，该法以压缩空气的浮力作用于液相继而带动混合液一起扬升，空气既是循环动力，又是生化反应的氧源，故仅使用单组动力机械。

当采用水泵作动力时称作机械循环法，此时仍需另设压缩空气源向降流管内注入空气以作为氧源供生化反应之用，要用到两组动力机械。

因此，采用气力提升较机械提升具有明显的优势。

2、流体力学特性

深层曝气是污水在深筒中上升和下降的循环回流的同时鼓入空气。因此，运转中必须同时克服水阻和气阻，提供运转中所需的总驱动力，这是深层曝气所特有的流体力学问题。

3、在中基实业公司三坪污水处理工程中，由于循环水量很大，如用水泵提升则不仅会使管道阀门配置困难，而且动力消耗增加，维护作业量加大，系统配置和操作也会比较繁杂，这将导致投资和运行成本上升。因此宜采用压缩空气提升，这样只需一组动力电器和配气管路，使系统变得比较简洁，不仅使操作和维护作业量减少了许多，动力消耗十分经济，也使投资和运行成本得到较大幅度的下降。

四、深层曝气的生物反应动力学特性

1、采用深层曝气法的好氧曝气塔，是一种高分散生物反应体系，气液两相在塔式容器中呈现高速相对运动状态，有序流和无序流两种流体运动同时并存，气液混合充分，从而也使固体——活性污泥不仅被高度分散，微生物体可以同时从气相中直接呼吸摄氧和液相中摄取溶解氧，微生物体的内外源呼吸速率以指数级得到加速，促进微生物的增殖速率成几何级上升，代谢旺盛，世代更新加快，世代链及微生态链延长，生物相丰富，生物活性增强，食欲旺盛，对有机物的摄取倍率亦成几何级增长，对有机物种类的食谱展宽，故而对污水中各种分子量的有机物具有高效降解和快速的去除效果。深层曝气法的这种优秀的生物反应动力学特性，用于高浓度的污水和难降解的有机、有毒、色度深的高分子有机废水的处理时，非常适宜。

2、深层曝气法的活性污泥浓度高，其活性污泥浓度通常可达5～10gmlvss/l，是常规活性污泥法（浅层曝气）0.15～0.3gmlvss/l的2至数倍，因此对有机物的去除速率可以达到常规活性污泥法之去除速率的1.5～3次幂或更高。

五、深层曝气（含深井曝气）法的工艺组合

深层（井）曝气活性污泥法与常规（浅层）曝气活性污泥法同为曝气充氧好氧氧化，其组合工艺仍然需要后续沉淀（固液分离）和污泥回流过程。而由于深层（井）曝气过程是在较之常规（浅层）曝气要高出数倍乃至数十倍的水压下充氧，混合液中溶有过饱和空气以及生物氧化反应过程生成的废气（N₂、CO₂等），因此需要在其顶部设置脱气池，用来脱除混合液中所溶入的过饱和空气和废气，以利于循环到降流管中重新注入新鲜空（氧）气。如果后续沉淀池，则需在进入沉淀池前先脱除微气泡，以保证沉淀过程不受微气泡上浮的干扰，而能使污泥正常沉降并从混合液中分离出去。

但微气泡的上浮本来就能携带污泥一起上浮，这便是自发气浮。因此我们正好可以利用深层曝气过程的这种特性，在其后续气浮分离器用来浮选掉污泥，可以将沉淀池省略，做到事半功倍。

在新疆某污水处理工程中，利用原来就建有符合处理规模的一组气浮分离装置，正好可以用来与深层曝气法组成最佳工艺组合，又能充分发挥原有设施的处理功能，可谓一举两得发挥两种设施的组合优势。

本文作者简介：

A  车载野战水厂的用途

B 车载野战水厂的应用范围

◎野战、野营部队生活饮用水的驻营地就地即时供给；

◎筑路、建桥、钻井、开掘、采矿、勘探等野外施工作业单位临时人群驻地生活饮用水的就地即时供给；

◎抗洪、排涝、地震等抢险、救灾现场及灾民临时集居点生活饮用水的就地即时供给。

4.一步清超净气浮：该设备内有一组完整的工艺，废水经多级处理，污染物去除率高达95%以上，COD、SS等  在3000mg/l 时，经其处理可一步达标。

6.城市污水、工业有机废水资源化技术：

7.无浮渣污泥快速消化塔：采用连续流污泥消化，消化速率快，消化时间仅为常规中温消化法的1/3 ~ 1/2；消化率高，产气量大，消化器内无浮渣，在塔内完成沼气精制。

8.EUBF厌氧反应器：独特的结构布局和水力学设计，简单合理利于维修，污泥不流失密度大，用于低浓度污水的厌氧处理时更显优势，用于城市污水处理时，停留时间可与好氧法相媲美。

9.自洁滤床（过滤器）：在连续过滤净化的同时可对过滤介质自动清洗，使过滤介质始终保持洁净，不使用任何机电、阀门控制，仅凭借特殊的水力学特性自动连续工作，可延伸多种用途。

10.自洁生物滤床：在连续生物降解有机物的同时，具有过滤截留悬浮物（污泥）功能，并且在动态中能对生物载体（滤料）清洗自洁，三种过程均为自动连续进行且互不干扰，是自洁滤床延伸技术之一。

11.微型流体转盘：借助流体运动的动能，与其流动方向成垂直作切向旋转的一种新型转盘，不必固定，无机电传动部件，具有比表面积大、质轻、强度高、耐蚀性强、取放方便、用途广泛等优点。

12.悬浮生物转盘：运用微型流体转盘作为生物膜载体的一种悬浮型转盘式生物膜法生化反应器，反应器内可保持极高的活性污泥量和氧利用率，极高的负荷和降解速率，除磷脱氮效率高。

13.可编程生物积体塔：具有可编程立体工艺、对水力和有机冲击不敏感、运行工况可调控、易实现智能化自动管理、适用范围极宽、广谱、通用、易于资源化。

14.污水资源化积体塔：将可编程生物体塔设置在全厌氧工艺处理污水时，塔内可对所产沼气进行净化精制，精制沼气可与管道煤气并网或发电或作化工原料。

15.蜗旋除砂器：运用水力实现固、水、油三相分离，体积小，流量大，可用于洗矿、洗煤、冲渣、冲灰水处理和城市污水预处理。

16.ＰＳ污水索净床：新概念“埋地式”污水处理设备，缩体、价廉、水质优、低能耗、高可靠、免操作，对中高浓度污水的处理同样有效。

17.集油除渣器：凭借水头落差自动运行，对含油污水进行双向分离，可回收油、脂及食物残渣，易于再生利用，应用范围宽。

18.水源水微污染生物净化单元：由自洁生物滤床构成的水源水微污染生物净化单元，具有对有机物、氮、磷极高的去除率，出水浊度低，自动化程度高，投资低、省地。

19.可折弯管微孔曝气器：该曝气器由柔性材料制成，连续管道结构，联结方便，敷设简单，不堵塞、不回水、机械强度高，易于工业化连续生产，成本低。