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2022
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为什么MABR比传统曝气方式更加节能？
曝气是污水处理工艺运转中最重要的工艺保证手法，也是工艺运转的动态控制中心；在污水处理运转费用中，动力耗费所占份额约为80％，而曝气能耗又约占设备总动力耗费的80％；由此可见，所选用的曝气方式及工艺在污水处理工艺中占据非常重要的位置。
一、什么是曝气？
曝气指将空气中的氧通过供气系统强制向液体中转移的过程，其目的是获得足够的溶解氧。此外，曝气还有防止池内悬浮体下沉，加强池内有机物与微生物及溶解氧接触的目的。曝气是大多数生物污水处理系统不可或缺的一部分。与物理、化学污水处理方式不同，生物处理是利用污水中天然存在的微生物来降解污染物。
二、曝气方式分类和曝气设备的发展
① 机械曝气
借助机械设备使曝气池中的废水和污泥进行充分混合，并使混合液液面不断更新，并与空气接触来增加水中的溶解氧的方法。这种曝气方法设备简单，维护管理方便，但能耗大，易产生泡沫和死角，并且维修困难。
② 鼓风曝气
压缩空气曝气，鼓风机供应一定的风量，将空气通过管道输送到安装在池底部的曝气器，通过曝气器使空气形成不同尺寸的气泡。气泡于曝气器出口形成，气泡经过上升和流动，最后在液面处破裂，这一过程起到将氧气向污水中转移的作用。
③ 射流曝气
射流曝气器通过将混合液高速射流，把鼓风机引入的空气切割粉碎为微气泡的形式，再使混合液和微气泡充分混合接触，加强了氧气的传递效率。
除上述几种曝气方式之外，现在污水处理中常用的曝气方式还有纯氧曝气、沉水式曝气、强力造流曝气等。
④ 常见的几类曝气设备：
1）鼓风曝气设备
鼓风曝气设备系统是由曝气装置、鼓风机、以及连贯的管道组成的，其中鼓风机通过风管将空气输送到生化池底部的曝气装置，空气经过曝气装置时会形成不同尺寸的气泡，气泡经过上升与流动最后在液面处破裂，氧气在这一过程中向混合液转移，曝气完成。
2）表面曝气设备
表面曝气设备是利用马达高速转动来直接带动轴流式叶轮运作，再由导管经导水板将要处理的废水向四周喷出的过程中会形成纤薄的水幕，水幕会与空气结合并形成大量水滴，水滴在落下撞击液面时产生的乱流和气流以及大量的气泡会使水中的含氧量增加。
3）潜水射流曝气设备
潜水射流曝气设备是由进气导管、混气室、喷嘴座、扩散管以及专用水泵组成的，在运行过程中，水流通过喷嘴座被快速输送到混气室中，同时利用导气管引导空气进入混气室并与水流长时间接触并充分混合，最后由扩散管排出。
深水自吸式潜水射流曝气机是潜水射流曝气设备的重要组成部分，其由潜水电泵产生的水流在经过喷嘴座时，速度会发生变化，形成高速水流，同时在喷嘴座周围形成负压，以使进气管吸入空气，空气会与水流结合形成液气混合流，最后高速喷射而出，其中会夹带大量的气泡，在较大面积和深度的水域里涡旋搅拌，完成曝气。
4）沉水式鼓风机
沉水式鼓风机为传统陆上型罗茨鼓风机的改良版，是近几年新出的一种曝气设备，专为水处理行业曝气而研发设计。沉水式鼓风机采用一体机形式：风机本体及电机一体采用O型圈密封，绝无进水之虞。
三、传统方式的曝气效率
在传统曝气中，鼓风机提供的氧气中通常只有不到30%被转移到污水中，从而导致巨大的能源浪费。这是因为需要能量来压缩空气并以小气泡的形式输送到池体底部。浮力将气泡带到表面，在此过程中，氧气转移到污水中。
气泡一旦到达污水表面，气泡就会逃逸回大气中，通常会导致氧气与能量的大量损失。即使采用最新的纳米曝气技术，由于气泡保留时间和气泡与生物膜的接触方向，氧气的传质方向导致氧气转移效率受限。
传统曝气形成的气泡，会受到许多因素的影响，如化学品、表面张力、气泡大小等。传统曝气方式就算忽略氧气传质效率，其在池体底部受到水压而也需消耗大量的能耗。
四、无泡曝气——膜曝气生物膜反应器（MABR）
膜曝气生物膜反应器（MABR）实现了无泡曝气，MABR技术结合了透氧膜与生物膜，通过透氧膜为附着生长在其表面的生物膜直接供氧，污水在透氧膜周围流动时，水体中的污染物在浓差驱动和微生物吸附等作用下进入生物膜内，经过生物代谢和增殖被微生物利用，使水体中的污染物同化为微生物菌体固定在生物膜上或分解成无机代谢产物，从而实现对水体的净化。
① MABR的氧气利用效率更高
海之凰科技在科学研究以及200余项的MABR工程应用中发现，MABR膜的氧气传质效率显著高于传统曝气方式，传统曝气是强制气态溶于液态，存在气-液相界面，传质阻力较大，氧气利用率较低（只有约20%左右）；在MABR运行过程中氧气透过膜壁，直接为生长在膜表面的微生物传输氧气，氧的传质效率和利用效率大幅提高（通常可达60%以上）。
② MABR的无泡曝气更节能
MABR可以在较低的压力下给生物膜供氧，在海之凰科技市政污水提标改造的工程应用中，MABR膜系统的运行不需新增供气设备，从原有供气系统分流一小部分即可满足MABR膜系统的需求；在实际运营过程中发现：当MABR膜系统运营稳定后，还能减少整体供气系统的供气量，帮助污水处理厂减少能耗。
五、小结
目前国内外对MABR技术的关注度越来越高，MABR技术的研究方兴未艾，海之凰科技在MABR技术的研发与应用中多有创新与突破，已成功地将MABR技术应用于市政及村镇污水处理、地表水水环境治理、水产养殖尾水净化与循环利用、湿地强化与保护等场景，大大拓展了MABR技术的应用领域。相信在不久的将来，海之凰科技MABR技术也将进一步为污水处理的节能减碳做出更大贡献。
2023-09-21
2023-09-18
2023-09-17
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