鼓风曝气装置的工作原理是怎样的？

一、核心原理：空气输送与溶氧提升

1. 气源供应与传输

• 鼓风机（如罗茨鼓风机、离心鼓风机）通过管道将空气加压后输送至曝气池底部的曝气装置（如曝气头、曝气盘、曝气管等）。

• 曝气装置将空气切割成细小气泡，增大空气与水的接触面积，加速氧气向水中的溶解。

2. 溶氧机制

• 气泡在水中上升过程中，氧气通过气液界面扩散到水体中，使水中溶解氧（DO）浓度升高。

• 一般情况下，鼓风曝气可使水中 DO 浓度提升至 4 - 6mg/L，为后续氧化反应提供充足的氧化剂。

二、在锰砂过滤中的关键作用：促进铁锰氧化

1. 二价铁的氧化

• 水中可溶性二价铁（Fe²⁺）在溶解氧作用下被氧化为不溶性三价铁（Fe³⁺）

• 鼓风曝气提供的高溶氧环境，可加速 Fe²⁺的氧化速率，使其形成 Fe (OH)₃絮状物，便于后续锰砂过滤截留。

2. 二价锰的氧化

• 二价锰（Mn²⁺）的氧化需要更高的 pH 值（通常≥7.5）和溶氧条件，鼓风曝气可间接提升水体 pH 值（因 CO₂逸出），并提供足够 DO，促使 Mn²⁺氧化为四价锰（MnO₂）

• MnO₂以颗粒状沉积在锰砂表面，进一步通过锰砂的催化作用（如 “锰质活性滤膜”）加速后续 Mn²⁺的氧化。

三、与锰砂过滤的协同机制：催化与吸附的强化

1. 锰砂的催化作用

• 锰砂表面的 MnO₂等成分可形成 “活性滤膜”，对 Fe²⁺、Mn²⁺的氧化起催化作用。鼓风曝气提供的高溶氧环境，可增强滤膜的催化活性，加快氧化反应速率。

2. 污染物的截留与去除

• 过滤截留：颗粒被锰砂滤层机械拦截；

• 吸附作用：锰砂表面的活性位点吸附细小颗粒；

• 催化氧化：滤层中的锰砂持续催化未完全氧化的 Fe²⁺、Mn²⁺，确保出水达标。

• 曝气氧化形成的 Fe (OH)₃、MnO₂等不溶性颗粒，在锰砂过滤器中通过以下作用被去除：

四、关键设计与运行参数（影响原理实现）

1. 曝气量：需根据原水铁锰浓度调整，通常为 1 - 2m³ 空气 / 吨水，过低导致氧化不充分，过高则能耗增加、扰动滤层。

2. 曝气时间：一般控制在 15 - 30 分钟，确保 Fe²⁺、Mn²⁺与氧气充分反应。

3. 曝气装置类型：

• 微孔曝气盘：气泡小（直径＜3mm），氧转移效率高（15% - 25%），适用于对溶氧要求高的场景；

• 穿孔曝气管：气泡较大，结构简单，适用于处理水量大、溶氧要求适中的场景。