技術導則與標準學習資料：氧化溝工藝曝氣設備
1920年，謝菲爾德（Sheffield）在英國首次建成氧化溝，采用槳板式曝氣機，曝氣效果不理想。該處理廠被認為是現代氧化溝的先驅。1954年巴司維爾將可森爾轉刷應用在荷蘭Voorschoten的氧化溝中，從此以后才有“氧化溝”這一專用術語。在隨后的幾十年中，氧化工藝日趨成熟，因其穩定的處理效果、優異的脫氮除磷功能，在世界各地得到廣泛應用。作為氧化溝運轉核心的推流、曝氣設備也受到了特別關注。國內外的實踐證明，新型曝氣設備的出現將意味新一代氧化溝工藝的誕生。本文就其中幾種常用推流、曝氣設備的性能特點與進展進行簡要的介紹。
1、曝氣轉刷
1925年，可森爾（Kessener）開始研制轉刷曝氣機，他在水平軸上裝有許多放射性鋼片，被稱為“可森爾”轉刷。1954年巴司維爾將可森爾轉刷應用在荷蘭Voorschoten的氧化溝中，動力效率可達2.0KgO2/（KW·h）。1959年，荷蘭公共衛生研究所的Baars和Muskat應用了籠形轉刷（又稱TNO轉刷），是可森爾轉刷的改進型，沿中心軸周圍裝有徑向分布的T型鋼或角鋼，動力效率可達2.5KgO2/（KW·h）。這兩種轉刷僅適用于水深≤1.5m的氧化溝，在實際應用中占用了大量土地面積。為增加單位長度的推動力和充氧能力，在德國開發了大馬氏（Mammoth型）曝氣轉刷，直徑為1000mm.葉片通過呈螺旋狀分布，旋轉過程中葉片順序進入水中，以保證運行的穩定性并可減少噪聲。
目前國內已有很多廠家生產轉刷曝氣機，轉刷直徑多為700mm和1000mm，轉速為70～80rpm，浸沒深度為0.3m，有效水深為3.0～3.5m，水平軸跨度可達9.0m，充氧能力可達8.0 KgO2/（m·h），動力效率在1.5～2.5 KgO2/（KW·h）之間。轉刷葉片由鍍鋅鋼板、不銹鋼板、玻璃鋼等材料做成，形狀有矩形、T型、W型、齒型、穿孔葉片等。
為提高轉刷的充氧能力，可在轉刷的上游和下游設置導流板。為節約占地面積，在水深＞3.5m時可附加潛水攪拌器，防止污泥沉淀。通過設置雙速轉刷，改變充氧量，還可在溝內實現間歇的厭氧和好氧條件，完成硝化反硝化過程，達到脫氮除磷的目的。
2、立式表面曝氣機
為了彌補轉刷式氧化溝的技術弱點，尋求一種渠道更深、效率更高和機械性能更好的系統設備，20世紀60年代末在DHC有限公司供職的工程師開發了立式低速表曝機。表曝機被安裝于中心隔墻的末端，利用表曝機產生的徑流作動力，推動氧化溝中的液體形成靠近曝氣器下游的富氧區和曝氣器上游及外環的缺氧區，有利于生物凝聚，易于活性污泥沉淀，擁有良好的脫氮除磷效率和BOD去除率。
立式表面曝氣機主要有固定式和浮筒式兩種，其中浮筒式整機安裝在浮筒上，用鋼繩固定于水中，用防水電纜接電，可在一定范圍內移動；固定式的立式表曝機有很多規格品種，在國內主要以泵型（E型）及倒傘型葉輪為主。在立式表曝機旋轉葉片作用下，水從葉輪周邊甩出水幕，裹進空氣。葉輪由下向上呈錐形擴大，迫使污水上、下循環流動，不斷接觸空氣。葉輪底部和葉片背面因水的流動形成負壓、吸入空氣，故水和空氣能進行大面積混合，大量充氧。
3、射流曝氣機
射流曝氣機有自吸式和供氣式兩種形式，安裝在氧化溝底部，具有曝氣充氧、混合、推動水體循環流動和防止活性污泥沉淀的作用。自吸式射流曝氣機由潛水泵和射流器組成。當潛水泵工作時，高壓噴出的水流通過射流器噴嘴產生射流，通過擴散管進口處的喉管時，在氣水混合室內產生負壓，將液面以上的空氣由通向大氣的導管吸入，經與水充分混合后，空氣與水的混合液從射流器噴出，與溝中的水體進行混合充氧，并形成環流。供氣式射流曝氣機一般由單一的射流器構成，外接加壓水管、壓縮空氣管。工作原理為送入的壓縮空氣與加壓水充分混合后向水平方向噴射，形成射流和混合攪拌區，對水體充氧曝氣，氧轉移率高。由于需要外設加壓水管及壓縮空氣系統，使供氣式射流曝氣機整個設備變得復雜。
4、曝氣轉盤
胥司曼（Huisman）于1970年在南非設計和開發了使用轉盤曝氣機的orbal氧化溝，后來該技術轉讓給美國的Envirex公司，并在美國對該技術做了一些更改，使該系統在中高濃度的城市污水處理廠中具有相當明顯的技術經濟優勢。曝氣轉盤在氧化溝中起著充氧、混合、推動水體循環流動性和防止活性污泥沉淀等作用。在國內，曝氣轉盤制作材料主要為增強聚丙烯或防腐玻璃鋼壓鑄成型，盤厚10～12.5mm，表面設有直徑12.5mm的充氧孔、規則排列的楔形凸出物或曲線狀的條形阻水帶，以增強推流混合和充氧能力。
曝氣轉盤的充氧能力可通過下面幾種方式來調節：
① 采用兩級或多級變速電機；
② 通過調節出水堰高低來改變轉盤的浸沒深度；
③ 改變轉盤盤片數量。
國內廠家生產的曝氣轉盤直徑多在1370～1400mm之間，適用于水深3.5～4.5m的氧化溝。近年凌海企業集團自行開發研制了直徑1800mm的曝氣轉盤，并申請了國家專利，主要技術參數為：
曝年轉盤直徑：1800mm
適用轉速： 43～58rpm; 經濟轉速：50rpm;
最佳浸沒深度：500～700mm; 經濟浸沒深度：680mm;
選用工作水深：3.5～6.5m;
水平軸跨度：單軸≤10m，雙軸≤14m，多軸可達20m;
碟片安裝密度：2～4ds/m
充氧能力、推動能力技術參數分別見表1（轉速50rpm，有效水深4m，浸沒深度680mm）和表2(轉速50rpm，軸長9m， 浸沒深度680mm)：
表1 Ø1800曝氣轉盤的充氧能力技術參數（P=101.325Kpa，T=20ºC）
| 水平軸跨度（m） | 轉盤盤數（ds） | 充氧能力（KgO2/h） | 配用電機功率（KW） |
| 5 | 15 | 55.45 | 22 |
| 6 | 18 | 65.34 | 30 |
| 7 | 21 | 76.23 | 37 |
| 8 | 24 | 87.12 | 45 |
| 9 | 27 | 98.01 | 55 |
| 10 | 30 | 108.9 | 55 |
表2 Ø1800曝氣轉盤的推動能力技術參數（P=101.325Kpa，T=20ºC）
| 有效水深(m) | 水平推動距離(m) | 平均流速(m/s) | 轉盤盤數(ds) | 配用功率(KW) |
| 4.5 | 82.0 | 0.3 | 22 | 45 |
| 5 | 73.2 | 0.3 | 22 | 45 |
| 5.5 | 66.1 | 0.3 | 22 | 45 |
| 6 | 60.3 | 0.3 | 22 | 45 |
| 6.5 | 55.4 | 0.3 | 22 | 45 |
該轉盤工作水深大，充氧能力和動力效率高，推流混合能力強，且結構簡單，安裝維修方便，使用壽命長。可以通過轉盤的上游和下游設置導流板來提高充氧能力。Ø1800曝氣轉盤的研制成功，為氧化溝工藝的進一步研究提供了前提，推動了氧化溝工藝的變革。
曝氣轉盤作為氧化溝工藝的曝氣設備特別是?1800曝氣轉盤，投資省、工作水深大、充氧能力和動力效率高、安裝維修方便，因此得到廣泛應用。但與國外設備相比，國內廠家生產的設備還有一定的差距。近幾年，在國內建設的污水處理工程中，花費了大量外匯來進口國外曝氣設備，在工程投資和日常維護管理方面帶來了很多問題。國內環保企業應發揮自己的優勢，加速國外先進設備的消化吸收，提高產品的科技含量，增強市場競爭力，才能在經濟全球化的市場進程中立于不敗之地。