本试验直接利用A型和B型生物接触氧化中试装置（见图1）为测试装置：A型生物接触氧化池的填料区下方设微孔曝气器(微孔直径0～200μm范围内变化)，直接向弹性填料区鼓风曝气，池中水深4.5m，填料区高度4m，并采用两级串联的方式运行。B型生物接触氧化池的填料区下方设置穿孔曝气管(孔径1mm)，直接向颗粒填料区鼓风曝气，池中水深4.1m，填料区高度2m。
A型和B型生物接触氧化池流程示意图
试验用水为自来水，水温28℃，供气量以转子流量计计量换算。试验方法采用静态启动的间歇非稳态法；用亚硫酸钠为消氧剂，氯化钴为催化剂；溶解氧采用溶氧仪直接测定。
试验条件和测试结果见图2和表1。
溶解氧随时间的变化
表1 两种曝气系统的清水充氧试验结果
| 序号 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 |
比
较
项
目 | 水温 | 水深 | 池表面积 | 气压 | 气量* | 孔眼直径 | KLaS | dc/dt | R0 | EA | Ep |
| ℃ | m | m2 | kg/cm2 | m3/h | μm | h-1 | kgO2/m3.h | kgO2/h | % | kgO2/kW.h |
| A型 | 28 | 4.5 | 1.28 | 0.714 | 5.0 | 0～200 | 6.01 | 0.055 | 0.32 | 22.9 | 5.42 |
| B型 | 28 | 4.1 | 0.76 | 0.714 | 3.0 | 1000 | 4.04 | 0.037 | 0.12 | 15.0 | 3.39 |
*注：气量均采用设计工况下的曝气量，曝气强度均控制在4m3/m2.h左右。
2.2 试验结果分析和结论
2.2.1 由表1可以看出：
（1） 由于氧的溶解度小（因而氧的转移也慢），通过正常的气水交界面难以获得足够的氧量来进行好氧生物处理，必须要人为地增加气水的交界面。鼓风曝气就是增加氧转移交界面的一种方法。依据双膜理论，膜的厚度反映了阻力的大小。在浓度差相等的情况下，鼓风曝气气泡愈小，氧的转移量也愈多。由表1第6项可知，A型生物接触氧化池的气泡直径远小于B型；从第7、8项可看出，其相应的KLaS值和dc/dt值高于B型。
（2） 一个曝气装置的KLaS值大，吸收的氧量虽可多些，但未必经济。所以在实际工作中常用氧利用率EA和充氧动力效率Ep来作为比较曝气装置效率的指标。从表1第10、11项可明显看出，A型生物接触氧化池的EA值和EP值均高于B型。这说明在同等的充氧能力下，A型生物接触氧化池所消耗的能量小于B型。
2.2.2 在后来试验稳定工况的连续运转中，曾多次测定A、B型生物接触氧化池中水体的溶解氧，结果见表2：
表2 A、B型生物接触氧化池中溶解氧的分布
| DO测点位置 | 原水 | A型第一级 | A型第二级 | B型 |
| DO(mg/L) | <0.5 | >6.0 | >7.0 | ≈4.0 |
由表2可知，A型生物接触氧化池中各部位的溶解氧值均高于B型。这说明了A型生物接触氧化池具有较高的充氧效率，能提供足够的氧气以保证生物膜进行生化反应。
综上所述，可认为：从充氧性能的上述五项评价指标来比较，A型生物接触氧化池的充氧性能明显优于B型生物接触氧化池。
3 曝气系统经济比较
参考某地一座4万m3/d产水量的生物接触氧化池的实际工程设计，假定池表面积560 m2，有效水深为4.5m；并假定填料均采用YDT弹性波纹立体填料，曝气用鼓风机均采用国产罗茨风机，水下空气管道采用ABS管材（水上空气总管采用钢管）。在此假定前提下，对可能用的两种曝气系统方案进行了经济上的比较与分析。
3.1 曝气系统造价比较
（1） 微孔曝气系统的气水比为0.7，总供气量为2.8万 m3/d。采用鼓风机的额定空气流量为19.4 m3/min，出口静压49kPa，配套电动机功率30kW。
空气总管管径300mm，采用钢管。为曝气均匀，将整个生物接触氧化池分为四个曝气区。位于生物接触氧化池底部的布气管道布置成环状，管径100mm，管道间距0.6m，采用ABS管。曝气器采用膜片式微孔曝气器，安装于环状布气管道上，每个曝气器的服务面积约0.5m2，共1200个曝气器。
（2） 穿孔曝气系统的气水比为1，总供气量为4万m3/d。采用鼓风机的额定空气流量为
27.8m3/min，出口静压49kPa，配套电动机功率37kW。
空气总管管径350mm，采用钢管。为曝气均匀，位于生物接触氧化池底部的穿孔曝气管采取环路布置和曝气管下弯配置方法。穿孔管采用ABS管，沿管道每隔25mm开孔，孔径为2～3mm，管道间距为1.5～2.0m。
（3） 曝气系统主要包括鼓风机和管道系统（曝气器、管道、管件、阀门、支撑、水平调节器等）。计算曝气系统造价时，参照1999年上半年上海市的市场价格，再考虑相应的安装调试费用，最后得出两种曝气系统的工程造价（未考虑利润率）如下：
微孔曝气系统：约60万元；
穿孔曝气系统：约35万元。
