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【摘 要】 本文主要从微孔曝气型工艺简介、纯氧曝气鼓风机鼓压空气、污水水质对氧传递速率的影响、微孔曝气装置的堵塞等方面做出了探讨。
【关键词】 微孔曝气；焦化污水；应用
一、前言
随着我国科技的不断进步与发展，微孔曝气在焦化污水处理中的应用也越来越广泛，环境的可持续发展是目前全球面临最严峻的问题，本文就此展开了相关探讨。
二、微孔曝气型工艺简介
1.结构和运行机理
微孔曝气型Carr ouse-l2000生物氧化反应池是一种具有内部前置反硝化功能的工艺. 该工艺应用于内新体糸焦化酚氰废水处理站的流程.该工艺流程可分为预处理池、氧化沟（生物反应池）、沉淀池和脱水系统四大部分.氧化沟又分厌氧区、缺氧区和好氧区.氧化沟的水一般较深，使用罗茨鼓风机以微孔曝气方式向污水中充氧， 可进一步提高氧的利用率，减少能耗.氧化沟内配有定向搅动装置，可向混合液中传递水平速度，使被搅动的混合液在氧化沟闭合渠道内循环流动.这样该氧化沟既具有完全混合式反应器的特点， 又具有推流式反应器的特点，沟内存在明显的溶解氧浓度梯度。
污水生物脱氮的基本原理是：在好氧条件下，硝化细菌通过硝化反应先将氨氮氧化为硝酸盐氮，再通过缺氧条件下的反硝化反应，将硝酸盐氮异化还原成气态氮从水中去除.污水生物除磷的基本原理是： 设置一个厌氧阶段，通过厌氧段和好氧段的交替操作，选择能过量吸收贮存磷的微生物（聚磷菌），利用活性污泥中的聚磷菌在好氧或缺氧状态下超量地将污水中的磷吸入体内，使体内的含磷量超过一般细菌体内的含磷量的数倍， 从而降低出水的磷含量。
全部回流污泥和污水进入厌氧区. 在厌氧区， 可将回流污泥中残留的硝酸盐氮在缺氧和10% ～30%碳源条件下完成反硝化， 为厌氧池创造无氧条件， 使聚磷菌能够充分释磷和繁衍. 厌氧区的出水进入装有搅拌器的缺氧区（ 缺氧就是池内混合液的溶解氧小于0. 5 mg/ L） . 在缺氧的环境下， 内回流污泥中的硝酸盐氮在缺氧和有碳源条件下完成反硝化，进一步去除生物需氧量（ BOD） 和脱氮. 缺氧区后面为Carrousel 氧化沟的好氧系统， 在富氧环境下聚磷菌过量吸磷， 将磷从水中转移到污泥中， 最后混合液从氧化沟富氧区排出， 磷随剩余污泥排出系统。
三、纯氧曝气鼓风机鼓压空气
当今工业化制氧技术主要有两种，第一种是深冷空气分离制氧，适用于氧气纯度高，大规模制氧。一般深冷空气分离制氧成本較高，电耗约0.55～0.6 kWh/Nm3。另一种是变压吸附制氧（PSA、VPSA）。目前北京北大先锋科技有限公司研制了新型变压吸附PU-8 制氧吸附剂。吸氮能力和氮氧分离系数比传统分子筛高得多，利用此吸附剂又开发出变压吸附工程技术，特别是在VSPA上使用，制氧电耗为0.32～0.37 kWh/Nm3，适宜制氧规模达1 万m3/h。
纯氧曝气的曝气设备，纯氧曝气器有大中气泡型如固定单螺旋、固定双螺旋、固定三螺旋、水下叶轮、盆型、金山一型、射流曝气，小气泡型主要是微孔曝气器。由于小气泡的气泡比表面积大，因而曝气性能最好的曝气器是小气泡型的微孔曝气器。德国梅塞尔（MESSER）集团开发的BIOX 工艺，称为敞开式微气泡纯氧曝气活性污泥工艺，其核心是一种应用纯氧的无噪音微气泡软管曝气垫。这种曝气垫由多根微气泡曝气软管平行铺设于长方形钢质框架中所构成。近年来，我国吸收了芬兰、德国等国的技术自主开发了几种微孔处理效果好、运行稳定、投资和运行费用低的特点，有较高的行业推广价值。
在清水或焦化水中，微孔曝气装置氧总转移系数KLa值都高于多孔管曝气，氧吸收效率，在清水中可提高16.87%、在焦化水中可提高3.96%，表明微孔曝气装置优于多孔管曝气。微孔曝气装置在焦化水中长期运行后，微孔要发生一些堵塞，采取防堵塞措施后，就可以控制堵塞在允许范围内。同时，对已堵塞的微孔板通过清洗，恢复透气后，就可以继续使用。微孔曝气与其它曝气方式相比，在保持相同曝气流量的前提下，可以强化曝气强度，提高净化效率；在保持相等净化效率条件下，可以减少曝气通风量，降低能源消耗。
四、包钢新体系焦化项目水质情况
根据业主提供的资料，包钢新体系焦化项目待处理废水种类包括：
（1）焦化生产中排出的蒸氨废水约90m3/h，压力流；
（2）其它待处理生产废水49.2m3/h（化工产品生产泵轴密封冲洗水、地坪冲洗水等，最大时约34.7 m3/h，煤气管道冷凝水约14m3/h，化验室排水最大时约0.5 m3/h）；并入初期雨水及消防水压力送入酚氰污水站。
（3）经化粪池处理后的生活污水最大时约1.8 m3/h，重力流；
（4）受工艺介质污染的初期雨水（300 m3/次）及消防事故水（1500 m3/次）定期（72小时内）压力送入酚氰污水处理站；
（5）CCPP项目废水约50m3/h，压力流。
（6）循环水排污水约188 m3/h，压力流。
各类废水的水质水量详见表2-1及表2-2：
（1）根据与焦耐院联系，初期雨水（300m3/次）及消防事故水（1500m3/次）分72小时输送到酚氰污水处理站。
（2）因新体系项目CCPP装置还未提供废水水质及水量，按焦化厂二生化接纳的CCPP废水水质及水量计算。
（3）酚氰污水处理站设计出水水质
根据业主要求，污废水经生化处理后出水水质要达到《污水综合排放标准》GB8978-1996中的一级标准，特别是苯并芘一定要达标，再排入三体系总排污水处理站进一步处理。具体指标详见表2-3：
五、污水水质对氧传递速率的影响
微孔曝气器在污水中氧传递速率， 与清水中相比会大大降低。通常用a= KLa污水/ KLa清水来表示污水水质对氧传递的影响。污水中影响充氧性能的物质比较复杂， 例如常见的有表面活性物质、油类、悬浮物等。尤其是表面活性物质对充氧性能影响较大。Baars 等通过试验发现对微孔曝气而言， 水中表面活性剂在4 ～ 10mg/ L 浓度时， a 从0.9 降至0.4。而Mart in Wagner等在对微孔曝气的研究中发现， 非离子型表面活性剂对a 降低作用远大于离子型， 并建议a 系数对于微孔曝气而言取0..55。生活污水中表面活性物质浓度通常在10mg/ L 以下， 在该浓度范围内， 浓度增加， a 降低。在Chern J M等人的研究中， 通过一种新的曝气充氧计算模型的应用， 对水中杂质对充氧性能的影响有新的发现。 新模型中， 经过换算得出KLa= KLSaS+ KLBaBA1， KLSaS 和KLBaB 分别为表示表面水紊动传质和水中气泡接触传质的传质系数， A1 一定条件下为常数。Chern J M 对分别加有表面活性物质、植物油和硅藻土的三种水样进行曝气充氧试验，三种物质浓度增加， 反映总体传质情况的KLa 都是降低的。但其值总低于表面水紊动传质的传质系数KLS aS， 高于水中气泡接触传质的传质系数KLBaB。这说明水中杂质对水中气泡接触传质影响更大；表面活性物質和硅藻土浓度增加时， KLSaS 是增加的， 说明这两种物质浓度增加时会增进表面水紊动传质过程；植物油浓度增加，KLSaS、KLBaB 都减少。
清水中氧利用率随每曝气器供气量增加而降低，充氧能力随供气量增加而增加。在4m 水深下对橡胶膜曝气器实测的数据。在污水中， 由于污水水质和堵塞的影响，系数会随气量增加而降低， 氧利用率随气量变化曲线将向下移动。这种变化的结果使曝气器随气量增加而更易降到一定低的氧利用率。
六、微孔曝气装置的堵塞
微孔曝气装置的堵塞， 一是发生在与水接触的一侧， 水中粘性较大的物质粘附于孔板上导致微孔堵塞； 二是发生在气侧， 即进气侧， 微孔为空气中的尘埃颗粒所堵塞， 此时微孔板实际上起到一个空气过滤器的作用。由于大量空气必须通过微孔板进行扩散， 因此较水侧更容易发生堵塞现象。为避免堵塞的发生， 我们在空气进入微孔曝气装置之前， 设计安装了空气过滤器。
微孔曝气装置经长时间运行， 或多或少要被堵塞， 从而影响曝气效果， 需一要再生以恢复其透气性。我们试用以下方法进行清洗， 效果较好。将微孔板由曝气装置士.卸下，先用20 % Na。P O`溶液清洗， 边用毛刷擦洗，以除去粘附的油类物质和污泥， 然后用10 %HCI溶液浸泡s h ，除去铁、钙、镁一类物质的沉积物，最后用清水冲洗干净，即可安装重新使用。
微孔曝气板在焦化水中经长期运行以后，微孔要发生一定程度的堵塞， 采取某些防堵塞措施以后，可以把堵塞程度控制在允许范围以内，已经堵塞的微孔板可以通过清洗恢复透气性，重新使用。在微孔曝气装置的结构上，周边式塑料圈固定强度不够，风量增大以后易发生断裂现象，影响曝气效果。
结束语
虽然微孔曝气在焦化污水处理中技术以及日趋成熟，仍然存在着许多问题，只有对该部分应用加以分析，才能更好的应用与实际生产。
参考文献：
[1]昝坤敬.微孔曝气在焦化污水处理中的应用研究.辽宁化工.2013年3月，第2期，166-168.
[2]王朝.焦化污水生化处理污泥解体控制技术的研究.辽宁科技大学.2012年4月，第4期，243-247.
[3]高洁.焦化废水处理系统纯氧曝气技术研究与应用.价值工程.2013年10月，第9期，110-115.
【关键词】 微孔曝气；焦化污水；应用
一、前言
随着我国科技的不断进步与发展，微孔曝气在焦化污水处理中的应用也越来越广泛，环境的可持续发展是目前全球面临最严峻的问题，本文就此展开了相关探讨。
二、微孔曝气型工艺简介
1.结构和运行机理
微孔曝气型Carr ouse-l2000生物氧化反应池是一种具有内部前置反硝化功能的工艺. 该工艺应用于内新体糸焦化酚氰废水处理站的流程.该工艺流程可分为预处理池、氧化沟（生物反应池）、沉淀池和脱水系统四大部分.氧化沟又分厌氧区、缺氧区和好氧区.氧化沟的水一般较深，使用罗茨鼓风机以微孔曝气方式向污水中充氧， 可进一步提高氧的利用率，减少能耗.氧化沟内配有定向搅动装置，可向混合液中传递水平速度，使被搅动的混合液在氧化沟闭合渠道内循环流动.这样该氧化沟既具有完全混合式反应器的特点， 又具有推流式反应器的特点，沟内存在明显的溶解氧浓度梯度。
污水生物脱氮的基本原理是：在好氧条件下，硝化细菌通过硝化反应先将氨氮氧化为硝酸盐氮，再通过缺氧条件下的反硝化反应，将硝酸盐氮异化还原成气态氮从水中去除.污水生物除磷的基本原理是： 设置一个厌氧阶段，通过厌氧段和好氧段的交替操作，选择能过量吸收贮存磷的微生物（聚磷菌），利用活性污泥中的聚磷菌在好氧或缺氧状态下超量地将污水中的磷吸入体内，使体内的含磷量超过一般细菌体内的含磷量的数倍， 从而降低出水的磷含量。
全部回流污泥和污水进入厌氧区. 在厌氧区， 可将回流污泥中残留的硝酸盐氮在缺氧和10% ～30%碳源条件下完成反硝化， 为厌氧池创造无氧条件， 使聚磷菌能够充分释磷和繁衍. 厌氧区的出水进入装有搅拌器的缺氧区（ 缺氧就是池内混合液的溶解氧小于0. 5 mg/ L） . 在缺氧的环境下， 内回流污泥中的硝酸盐氮在缺氧和有碳源条件下完成反硝化，进一步去除生物需氧量（ BOD） 和脱氮. 缺氧区后面为Carrousel 氧化沟的好氧系统， 在富氧环境下聚磷菌过量吸磷， 将磷从水中转移到污泥中， 最后混合液从氧化沟富氧区排出， 磷随剩余污泥排出系统。
三、纯氧曝气鼓风机鼓压空气
当今工业化制氧技术主要有两种，第一种是深冷空气分离制氧，适用于氧气纯度高，大规模制氧。一般深冷空气分离制氧成本較高，电耗约0.55～0.6 kWh/Nm3。另一种是变压吸附制氧（PSA、VPSA）。目前北京北大先锋科技有限公司研制了新型变压吸附PU-8 制氧吸附剂。吸氮能力和氮氧分离系数比传统分子筛高得多，利用此吸附剂又开发出变压吸附工程技术，特别是在VSPA上使用，制氧电耗为0.32～0.37 kWh/Nm3，适宜制氧规模达1 万m3/h。
纯氧曝气的曝气设备，纯氧曝气器有大中气泡型如固定单螺旋、固定双螺旋、固定三螺旋、水下叶轮、盆型、金山一型、射流曝气，小气泡型主要是微孔曝气器。由于小气泡的气泡比表面积大，因而曝气性能最好的曝气器是小气泡型的微孔曝气器。德国梅塞尔（MESSER）集团开发的BIOX 工艺，称为敞开式微气泡纯氧曝气活性污泥工艺，其核心是一种应用纯氧的无噪音微气泡软管曝气垫。这种曝气垫由多根微气泡曝气软管平行铺设于长方形钢质框架中所构成。近年来，我国吸收了芬兰、德国等国的技术自主开发了几种微孔处理效果好、运行稳定、投资和运行费用低的特点，有较高的行业推广价值。
在清水或焦化水中，微孔曝气装置氧总转移系数KLa值都高于多孔管曝气，氧吸收效率，在清水中可提高16.87%、在焦化水中可提高3.96%，表明微孔曝气装置优于多孔管曝气。微孔曝气装置在焦化水中长期运行后，微孔要发生一些堵塞，采取防堵塞措施后，就可以控制堵塞在允许范围内。同时，对已堵塞的微孔板通过清洗，恢复透气后，就可以继续使用。微孔曝气与其它曝气方式相比，在保持相同曝气流量的前提下，可以强化曝气强度，提高净化效率；在保持相等净化效率条件下，可以减少曝气通风量，降低能源消耗。
四、包钢新体系焦化项目水质情况
根据业主提供的资料，包钢新体系焦化项目待处理废水种类包括：
（1）焦化生产中排出的蒸氨废水约90m3/h，压力流；
（2）其它待处理生产废水49.2m3/h（化工产品生产泵轴密封冲洗水、地坪冲洗水等，最大时约34.7 m3/h，煤气管道冷凝水约14m3/h，化验室排水最大时约0.5 m3/h）；并入初期雨水及消防水压力送入酚氰污水站。
（3）经化粪池处理后的生活污水最大时约1.8 m3/h，重力流；
（4）受工艺介质污染的初期雨水（300 m3/次）及消防事故水（1500 m3/次）定期（72小时内）压力送入酚氰污水处理站；
（5）CCPP项目废水约50m3/h，压力流。
（6）循环水排污水约188 m3/h，压力流。
各类废水的水质水量详见表2-1及表2-2：
（1）根据与焦耐院联系，初期雨水（300m3/次）及消防事故水（1500m3/次）分72小时输送到酚氰污水处理站。
（2）因新体系项目CCPP装置还未提供废水水质及水量，按焦化厂二生化接纳的CCPP废水水质及水量计算。
（3）酚氰污水处理站设计出水水质
根据业主要求，污废水经生化处理后出水水质要达到《污水综合排放标准》GB8978-1996中的一级标准，特别是苯并芘一定要达标，再排入三体系总排污水处理站进一步处理。具体指标详见表2-3：
五、污水水质对氧传递速率的影响
微孔曝气器在污水中氧传递速率， 与清水中相比会大大降低。通常用a= KLa污水/ KLa清水来表示污水水质对氧传递的影响。污水中影响充氧性能的物质比较复杂， 例如常见的有表面活性物质、油类、悬浮物等。尤其是表面活性物质对充氧性能影响较大。Baars 等通过试验发现对微孔曝气而言， 水中表面活性剂在4 ～ 10mg/ L 浓度时， a 从0.9 降至0.4。而Mart in Wagner等在对微孔曝气的研究中发现， 非离子型表面活性剂对a 降低作用远大于离子型， 并建议a 系数对于微孔曝气而言取0..55。生活污水中表面活性物质浓度通常在10mg/ L 以下， 在该浓度范围内， 浓度增加， a 降低。在Chern J M等人的研究中， 通过一种新的曝气充氧计算模型的应用， 对水中杂质对充氧性能的影响有新的发现。 新模型中， 经过换算得出KLa= KLSaS+ KLBaBA1， KLSaS 和KLBaB 分别为表示表面水紊动传质和水中气泡接触传质的传质系数， A1 一定条件下为常数。Chern J M 对分别加有表面活性物质、植物油和硅藻土的三种水样进行曝气充氧试验，三种物质浓度增加， 反映总体传质情况的KLa 都是降低的。但其值总低于表面水紊动传质的传质系数KLS aS， 高于水中气泡接触传质的传质系数KLBaB。这说明水中杂质对水中气泡接触传质影响更大；表面活性物質和硅藻土浓度增加时， KLSaS 是增加的， 说明这两种物质浓度增加时会增进表面水紊动传质过程；植物油浓度增加，KLSaS、KLBaB 都减少。
清水中氧利用率随每曝气器供气量增加而降低，充氧能力随供气量增加而增加。在4m 水深下对橡胶膜曝气器实测的数据。在污水中， 由于污水水质和堵塞的影响，系数会随气量增加而降低， 氧利用率随气量变化曲线将向下移动。这种变化的结果使曝气器随气量增加而更易降到一定低的氧利用率。
六、微孔曝气装置的堵塞
微孔曝气装置的堵塞， 一是发生在与水接触的一侧， 水中粘性较大的物质粘附于孔板上导致微孔堵塞； 二是发生在气侧， 即进气侧， 微孔为空气中的尘埃颗粒所堵塞， 此时微孔板实际上起到一个空气过滤器的作用。由于大量空气必须通过微孔板进行扩散， 因此较水侧更容易发生堵塞现象。为避免堵塞的发生， 我们在空气进入微孔曝气装置之前， 设计安装了空气过滤器。
微孔曝气装置经长时间运行， 或多或少要被堵塞， 从而影响曝气效果， 需一要再生以恢复其透气性。我们试用以下方法进行清洗， 效果较好。将微孔板由曝气装置士.卸下，先用20 % Na。P O`溶液清洗， 边用毛刷擦洗，以除去粘附的油类物质和污泥， 然后用10 %HCI溶液浸泡s h ，除去铁、钙、镁一类物质的沉积物，最后用清水冲洗干净，即可安装重新使用。
微孔曝气板在焦化水中经长期运行以后，微孔要发生一定程度的堵塞， 采取某些防堵塞措施以后，可以把堵塞程度控制在允许范围以内，已经堵塞的微孔板可以通过清洗恢复透气性，重新使用。在微孔曝气装置的结构上，周边式塑料圈固定强度不够，风量增大以后易发生断裂现象，影响曝气效果。
结束语
虽然微孔曝气在焦化污水处理中技术以及日趋成熟，仍然存在着许多问题，只有对该部分应用加以分析，才能更好的应用与实际生产。
参考文献：
[1]昝坤敬.微孔曝气在焦化污水处理中的应用研究.辽宁化工.2013年3月，第2期，166-168.
[2]王朝.焦化污水生化处理污泥解体控制技术的研究.辽宁科技大学.2012年4月，第4期，243-247.
[3]高洁.焦化废水处理系统纯氧曝气技术研究与应用.价值工程.2013年10月，第9期，110-115.