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污水深井曝气工艺
一、深井曝气法
深井曝气法：是利用深井作为曝气池的活性污泥法废水生物处理过程。废水进入与回流污泥在井上部混合后，混合液沿井内中心管以1-2m/s的流速（超过气泡上升速度）向下流动。混合液到达井底后，气泡消失并折流，从中心管外面向上流动至深井顶部脱气池，混合液中的CO2、氮气和少量未被利用的氧气逸出。部分混和液溢流至沉淀池进行泥水分离，沉淀活性污泥回流至深井，部分混合液在深井内进行循环。此法可使氧的转换率和水中溶解氧浓度大幅度提高，氧的利用率达90%，动力效率可达6kg（氧）/(kw.h)，从而可提高处理效果，降低处理成本，节约用地，目前在欧洲已用于处理化工、食品工业废水。一般深井曝气法适合生活污水，处理工业污水效果不好。
二、深井曝气工艺的特点
1、工艺流程及构造
深井曝气工艺流程如图1所示：原污水经过格栅和沉砂池除去大悬浮物和砂之后直接进入深井曝气井中。在那里污水与回流污泥混合，用空压机供空气于污水中，使污水循环流动，进行处理，污水中的有机物被微生物氧化分解。从深井曝气井顶槽出来的混合液进入脱气池，然后采用机械搅拌、鼓气搅拌或抽真空等方式使活性污泥所包含的微气泡分离出来。脱除气体后的混合液再进入沉淀池中，活性污泥在那里沉淀下来，澄清液排放。沉淀下来的污泥部分回流到深井曝气井，多余的活性污泥进入污泥处置系统。
图1深井曝气工艺流程图
在深井曝气工艺中，格栅、沉砂池、二沉池等与常规的活性污泥法或生物膜法一致，其特点主要体现在深井上。
图2深井曝气工艺结构
深井曝气是以地下超深竖井构筑物作为曝气装置的高效活性污泥工艺，其直径为0.5～6.0m，深50～150m，深井纵向被分为两部分——上升管和下降管。按照上升管和下降管结构的差异可分为U型管型、中隔墙型和同心圆型深井。
由于施工相对简单、制造方便，目前的深井处理工艺大都采用同心圆型深井，其构造如图2所示。
同心圆型深井由井体、顶槽和脱气池组成；井体由两个不同直径的同心圆筒构成，两筒之间由限位板固定。水流由内管进入，再从外管流出。井口上方的顶槽其作用是：使通过深井曝气井底部的水体回流到顶槽时流速得以缓冲，压力得到释放，水体中部分溶解气体得以脱除；而大部分水体则再次进入深井曝气井，与新加入的污水和回流活性污泥充分混合后，再进入内管。通向脱气池的顶槽侧壁设置出水口。上升管的作用是使同心圆内、外管水体保持循环流动。下降管的作用是对循环水体进行充氧，利用井底的压力，使水体溶解氧的浓度大大提高。脱气池的脱气方式有三种：空气曝气搅拌、机械搅拌及抽真空脱气。脱气池的主要功能是通过不同的脱气方式释放大量在顶槽中还来不及释放(溶解于水中)的气体，从而使得水中的活性污泥能够在随后的二沉池中沉降下来。
深井运行的方式有气提循环式、水泵循环式以及水泵循环自吸曝气式。 2、充氧能力
与其他曝气方法相比较，由于深井曝气气液两相混合均匀、气泡和液体接触时间长、静水压力高，其充氧能力要强得多，比较结果见表3。
表3 不同曝气方法充氧性能比较
方法 常规曝气法 纯氧曝气法 外筒内径6～10m 深井曝气法 外筒内径3～5m 外筒内径＜2m 氧传递量 (kgO2/m·h) 0.05～0.1 0.25 0.25 2 3 3氧利用率(%) 5～15 90 60～70 75～85 ≥90 动力效率 (KgO2/kw·h) 0.5～1.0 1.0～1.5 6.0～20 6.0 3.5 3、生化处理效果
影响处理效果的因素主要有有机物浓度(BOD5)、废水的可生化性和活性生物体浓度(MLVSS)等。当液相中可利用的溶解氧完全充足时，生物反应过程的效率主要取决于微生物降解和同化有机物的能力，而降解和同化有机物的速率随MLVSS浓度和混合搅拌强度的提高而增大。而要增加MLVSS浓度，曝气装置保持好氧环境的能力必须得到提高。深井曝气工艺由于传氧效率高，可以在井内维持高达10g/L的MLVSS浓度；同时由于井内的液体循环速度大、紊流程度高，能使生物体和有机质之间有效地进行混合传质，从而使得负荷(F/M)能够超过常规曝气中的极限，曝气时间也大大缩短。一般深井中溶解氧可达20～30mg/L，脱气池中6～8mg/L，污泥活性得到提高，当BOD5污泥负荷高达2.0kg/(kgMLVSSd)时，BOD5的去除率仍可达到90％以上，曝气时间也可大大缩短，仍可获得良好的处理效果。 4、深井曝气的优点
深井曝气已经在许多国家有了成功的工程经验，技术已经十分成熟。从国外的文献和我们的工程实践来看，该工艺的优势主要包括以下两个方面：
1)总体优势 A)设备简单
深井曝气不使用复杂的设备。 B)投资少、运行成本低 C)节省土地
深井曝气处理废水是在地下的曝气井中进行的，曝气井容积负荷高，占地是普通曝气法的1/20－1/50，加上污泥量少，污泥处置设施的规模就相应减小。与常规处理工艺相比较，应用深井曝气法可节约用地50%以上。
D)环境影响小
深井曝气由于设施简单，曝气井位于地下，其噪声、气味等影响也明显较常规工艺小。
E)动力效率高
深井曝气的动力效率可达1～4kgBOD5/kw.h以上，远高于常规曝气法的0.4～0.8kgBOD5/kw.h。
F)无需初沉池
由于深井曝气氧化能力强，一般可省掉初沉池。 G)氧利用率高 H)不受气候影响
由于深井垂直置于地下，使处理水不暴露在冬季或夏季极端寒冷和酷热的温度中，一年四季均可保持良好的运行条件和处理效果。
2)运行优势
A)设施较少，易实现完全自动化
B)耐水力、有机负荷冲击，抗毒物能力强 C)适应范围广
能处理负荷在1～30kgBOD5/m3.d的污水，而常规工艺的处理范围仅为0.4～1.3kgBOD5/m3.d。
D)无丝状菌造成的污泥膨胀问题
深井曝气改变了丝状菌的形态，不会产生丝状菌造成的污泥膨胀，便于污泥的固液分离，减小沉淀池尺寸。
E)维护成本低
深井装置结构简单，寿命长，可保证50年以上的使用期限，在使用期限内基本无需维修。