1. 项目概况
某工业园区污水处理厂原用盘式微孔曝气器。使用三年后，微孔曝气器堵塞、破损严重，严重影响了氧利用效率。该污水处理厂在2017年9月对原盘式微孔曝气器进行了替换改造。
旋流式曝气器近几年在国内开始兴起。旋流曝气技术起源于日本，并在日本国内有数千项使用案例，旋流曝气器最长使用寿命可达20多年。该工业园区污水处理厂了解该技术后，大胆尝试，在3#、4#氧化沟内采取带水作业的方式，在不拆除原盘式微孔曝气器的情况下，安装了旋流曝气器(见图1)。同时大溏污水处理厂在1#、2#氧化沟内采取底部固定的方式，安装了新的微孔曝气器(见图2)。
图1 带水安装旋流曝气器图片
图2 底部拆除微孔曝气器示意图片
2. 曝气设备综述
旋流曝气器在工作过程中，气体从底部法兰口进入后从紧贴钟型曲面的 2 个喷嘴喷出形成旋流效果，以极快的速度沿着钟型壁面向上加速回旋。由于钟型上侧渐渐狭窄，空气获得极大的加速度和冲击力。 由于气体作用，混合液在筒内、外循环流动，气液上升过程中，被筒内部结构多次碰撞切割，形成大量超微气泡，且与周围的泥水混合物充分混合，增加了氧气的传质速率和氧利用率;充分混合的气水猛力向上冲出，强烈的循环水流使部分小气泡和水流返回池底，同时使底部淤泥参与循环，因而整个曝气池内无充氧盲区，实现了曝气池容积利用最大化。(见图3)
图3 旋流曝气器工作原理
微孔曝气器是市面上常用的微泡曝气器，可分为圆盘式曝气器、管式曝气器等。其工作原理：膜上用激光均匀开有微孔，鼓风时，空气进入膜片与支撑管或支撑底座之间，使膜片微微鼓起，孔眼张开，空气从孔眼逸出，达到空气扩散的目的。供气停止，压力消失，在膜片的弹性作用下，孔眼自动闭合，并且由于水压的作用，膜片压实在底座之上，曝气池混合液不会倒流，孔眼不会堵塞。
3. 旋流曝气器与微孔曝气器对比
由于两种曝气设备的工作原理、生产材质不同，故两种曝气器在性能上有很多不同点。具体不同点见表1。
表1 微孔曝气器与旋流曝气器性能对比
4. 运行数据
本项目于2017年9月底正式完成改造工程。其中1#、2#氧化沟采用了停水清池，底部安装固定的方式，安装了新的微孔曝气器，3#、4#氧化沟采用了带水作业的方式，安装了新的旋流曝气器。具体运行数据见表2、 表3。
表2 各氧化沟运行风压数据
表3 各氧化沟实测DO数据
5. 数据分析
1)压力
由表1、表2对比可知，旋流曝气器，运行的风压远低于微孔曝气器，相同的工况下，旋流曝气器比微孔曝气器低6KPa以上
2)溶解氧
旋流曝气器溶解氧上升原因分析：旋流曝气器是通过带水安装的方式完成曝气池改造工程的。在改造过程中，由于没有停水清淤，故在3#、4#氧化沟内，其底部污泥含量较多。而微孔曝气器是通过底部安装的方式完成曝气池改造工程的。在改造过程中，由于停水清淤，故在1#、2#氧化沟内，其底部污泥含量较少。
旋流曝气器会卷吸起底部的泥水混合物，旋流曝气器会将藏在底部污泥中的部分有机物进一步消化分解，故在运行初期，旋流曝气器产生的一部分溶解氧用来消解底部的污泥。故在运行初期，安装旋流曝气器的3#、4#氧化沟溶解氧不高。随着旋流曝气器的稳定运行，池底堆积的污泥进一步消解，氧化沟中额溶解氧进一步上升。笔者大胆预测，在未来数月内，3#、4#氧化沟内的溶解氧会继续上升，直至底部污泥消解殆尽。
6. 结论
旋流曝气器与微孔曝气器相比，旋流曝气器可以带水作业完成改造工程，安装十分简便，并且维护更换方便;
在溶解氧方面，在改造项目的使用初期，微孔曝气器氧溶解氧更高，旋流曝气器的溶解氧会随着时间的延伸而升高直至稳定。
