探究曝氣在環境工程水處理中的應用

李金昊

摘 要：曝氣作為一項工程技術，被廣泛應用于環境工程中。曝氣技術在實際的應用過程中，氣體混合之后加速了氣體的轉移，為了能夠將空氣送入到曝氣池中，需要加大對空氣加壓設備的使用，同時還可以使用曝氣器來產生水躍現象，配合出水氣混合液，促進水中氧氣溶解量的大大提升。現階段，在環境工程水處理中，使用最為廣泛的曝氣設備主要包括表面曝氣設備、鼓風曝氣設備及水下曝氣設備，不用的曝氣設備在應用過程中的處理需求及環境要求存在著一定的差異，與氧氣利用率、曝氣效率等參數指標有直接關系。本文介紹了曝氣的基本原理及性能指標，闡述了曝氣在環境工程水處理中的應用情況，并提出了曝氣設備的發展前景。

關鍵詞：曝氣；環境工程；水處理

中圖分類號：X703.1 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2017）21-0001-02

曝氣是環境工程水處理中的一個重要環節，為微生物的生化作用提供了足夠的供氧量，促進了池內有機物、微生物及溶解氧的混合，即水、泥、氣三者的混合，為降解微生物中的雜質起到了重要作用。工程設計人員承擔污水處理運行管理的重任，應掌握曝氣設備充氧原理。在二級生物處理廠中，曝氣所占的充氧電耗占較高的比例，是全廠動力消耗的60%-70%。因此，當前污水生物處理領域在發展過程中，需要將研制高效節能型曝氣設備作為主要的研究課題。

1 曝氣的基本原理及性能指標

1.1 曝氣的基本原理

曝氣技術作為一種氣體吸收過程，建立在氣液傳質基礎上，在實際的應用過程中，需要運用雙膜理論來解釋，在曝氣處理過程中，完成了對空氣中氧氣分子由氣相向液相進行轉移的過程，氣體分子通過了氣膜和液膜。其中，分子通過的動力主要來源于氣膜的分壓梯度及液膜的分子濃度梯度，雙模界面增加了氣膜的阻力。氧氣在轉移過程中，容易受到氧氣分子阻力的影響，其阻力主要來源于液膜中。

1.2 曝氣的性能指標

曝氣技術在污水處理過程中應用，主要借助于曝氣設備，運行成本較高，占據污水處理廠運行總費用的60%。通常，比較常見的曝氣設備主要包括：表面曝氣、鼓風曝氣及水下曝氣三種，其中，表面曝氣在實際的應用過程中，主要是借助于水躍，通過與空氣及水體進行接觸，有助于增加水的含氧量。鼓風曝氣主要是通過空氣加壓設備來達到壓縮制造空氣的目的，使用管道將氣體曝氣池的空氣擴散裝置中，并且能夠以氣泡的形式逐漸向水中擴散。水下曝氣主要是指向水下吸入或直接充入的過程，完成了高速高壓空氣從氣相向液相轉移的過程。為了更好的完成對曝氣設備充氧能力進行判斷，主要利用一些技術指標進行分析。例如，標準曝氣效率，是指在101kPa及20℃條件下，當曝氣設備每消耗一個單位的軸功率時，所傳遞的氧氣量及氧氣利用率，由鼓風設備決定，分析氧氣在總供氧量中的百分比。充氧能力，指在101kPa及20℃條件下，在特定的單位時間內，所產生的總體供氧量。推動容量，該容量在計算過程中，與表面曝氣有直接關系，當溝內的混合液流速在0.3m/s時，能夠計算出單位有效長度下，所能推動的水的體積[1]。

2 曝氣在環境工程水處理中的應用

2.1 水下曝氣設備的應用

水下曝氣設備在使用過程中，能夠將空氣直接送入到水底，展現出了較快的供氧速度，有效的避免了曝氣池中污泥沉淀現象，并且由于水躍現象的產生，降低了對噪聲的污染。因此，在實際的應用過程中，水下曝氣設備常應用在工業廢水處理及建筑行業中，并且展現出了攪拌及曝氣作用。另外，水下曝氣設備在應用過程中，潛水曝氣器還能夠將空氣轉化為細小均勻的氣泡，氧氣的利用率較高，具有較廣的使用范圍。自吸式螺旋曝氣器作為一種小型污水處理曝氣裝置，在大型氧化溝中被廣泛使用，并且自身還具有維護費用低及運行效率高特點。

2.2 表面曝氣設備的應用

表面曝氣設備作為環境工程水處理中的一項常用設備，表面曝氣設備在實際的應用過程中，利用馬達來帶動軸流式葉輪運作，廢水的噴射借助導管經導水板來完成，在噴射過程中會形成一層薄薄的水幕，廢水通過與空氣接觸形成水滴，水滴在往下滴落時會撞擊到液面上，進而液面上會出現大量的氣泡，并且液面上還會產生亂流情況，污水中的含氧量大大增加，為污水中微生物及有機物與氧氣發生反應提供了機會，達到了污水處理目標要求。表面曝氣設備由于自身的結構較為簡單，有助于降低使用成本。表面曝氣設備圖如圖1所示。

例如，某污水處理廠，在進行污水處理時，采用氧化溝工藝，配備了9臺表面曝氣機，其中3臺是倒傘表面曝氣機，單溝處理能力能夠達到4×104m2/d。在利用表面曝氣設備進行污水處理時，電機常會出現無法驅動葉輪運轉及葉輪浸沒程度不足等情況，為了確保電機的正常穩定運行，需要將葉輪機的上半部分暴露在水面上。雖然該種方法有助于確保電機穩定運行，但是在一定程度上又會導致電機充氧能力下降，污水處理工作無法達到預期指標要求。另外，電能資源消耗過大也是電機目前面臨的主要問題，針對該情況，需對曝氣機進行技術改造，增設推流器，加大對復合葉輪倒傘表面曝氣機的使用，確保曝氣設備各項功能的完善性，提升曝氣設備使用效果。通過對表面曝氣設備進行改造處理，曝氣設備的能耗量降低，提升了污水處理效果，展現出了較強的經濟效益。

2.3 鼓風曝氣設備的應用

鼓風曝氣設備在實際的應用過程中，主要是通過曝氣機來將空氣注入到污水內，由于曝氣設備與輸送管道之間密切相連，能夠加速污水中空氣的快速擴散，促進了水泥物質的混合。鼓風曝氣設備由多個部件組成，當空氣進入到鼓風機后，會產生大量的氣泡，氣泡會隨之而上升，在上升的過程中會出現破裂，污水中會轉入進大量的氧氣。鼓風曝氣設備圖如圖2所示。

例如，單微孔曝氣設備與鼓風曝氣設備之間的結合使用，促進了懸浮固體物與生物氧化物之間的有效結合，確保了兩者能夠快速融為一體，有效節省了后續沉淀池。曝氣生物濾池在實際的使用過程中，與傳統的處理環境工程有直接關系，要結合實際的使用情況，合理選擇曝氣設備。不同的曝氣設備在性能及特點方面存在一定差異，污水處理效果也多有不同。性能好的曝氣設備有助于降低能耗消耗，提升污水處理效果。因此要合理選擇曝氣設備。同時，曝氣設備在選擇過程中，還可以結合設備參數、性能優化選擇，確保所使用的設備都具有較高的性能。為了提升曝氣設備的除污效果，可以將不同性能的曝氣設備結合在一起使用[2]。endprint

2.4 曝氣設備的選用分析

（1）水下曝氣設備的選用。水下曝氣設備置于曝氣水體的中層或底層位置，通過將空氣送入到水中，來完成水氣之間的混合。通常按照水下供氣方式的不同，分為潛水式曝氣機及射流式曝氣機，通過潛水泵工作從而產生高壓水流，通過射流器噴嘴從而形成射流，通過導管將空氣吸入進來并與之相混合，并從射流器中噴出。混合液自身的流速較高，會在曝氣池中形成循環水流。對于較小的曝氣系統，需要使用自吸式螺旋曝氣機，該種曝氣設備在實際的使用過程中，會以一定的角度入水，潛水式曝氣機，作為SBR反應器配套曝氣設備，潛水機與葉輪相連接，葉輪在轉動過程中，會產生較高的流速，能夠將產生的負壓通過空氣導管吸入，由導流孔增壓排出。（2）表面曝氣設備的選用。表面曝氣設備主要是指水體表面通過攪拌旋轉而產生的水躍現象，通過與空氣充分接觸，加速了氧氣的溶解。表面曝氣設備在中小型的污水處理中被廣泛使用，按照主轉軸方向進行劃分，主要分為水平軸和立軸。按照曝氣器不同，又分為轉盤曝氣器、轉刷曝氣器及轉筒曝氣器。在圓形及矩形曝氣池中被廣泛應用。轉盤曝氣器，由減速傳統裝置、電動機裝置及轉盤和轉軸部件組成，在實際應用過程中，對水體產生了切向推動力，能夠將活性污泥及污水混合在一起。需要選擇高強度、耐腐蝕及輕質的轉盤曝氣器，具有可獨立拆裝特點，通常使用玻璃鋼將其壓制成型，表面會呈現出圓形的凹坑和梯形狀[3]。（3）鼓風曝氣設備的選用。鼓風曝氣設備作為曝氣系統中一種常見的曝氣設備，空氣加壓裝置由鼓風機和空氣凈化系統組成，送風量的大小主要是結合需氧量來判斷。為了確保能夠順利將氣體送入到水體中，需要將鼓風機的送風壓力控制在大于空氣擴散裝置及管道系統摩擦損耗處的靜水壓。為了增加液體及空氣接觸的表面積，使用空氣擴散裝置，將氣體分成大小不同的氣泡，對擴散裝置進行分類時，需要結合氣泡產生方式的不同，對空氣裝置管道進行分類，以便選擇的空氣裝置能夠適應不同尺寸氣泡的產生需求。

3 曝氣設備的發展前景

污水處理是現階段環境工程中的一項重要工作任務，使用到的污水處理設備較多，對設備的性能及結構有著較高的要求。因此，為了展現出曝氣設備的應用效果及質量，需要從多個方面對設備進行探究，了解設備在實際的使用過程中出現的故障次數及污水水質情況。因此，為了確保曝氣設備選擇的合理性，要不斷優化曝氣設備，加強污水處理，促進污水處理技術的發展。近年來，污水處理技術取得了高效的發展，進而帶動了曝氣設備的發展，曝氣設備在未來有著廣泛的應用前景，曝氣設備的使用范圍較廣，要不斷優化曝氣處理技術，結合實際的使用需求，對曝氣處理技術進行不斷的改進及完成，將最新的技術納入到曝氣設備中來，提升污水處理效果及處理質量，以達到節能減排和能量消耗的目的，促進曝氣設備的良好發展[4]。

4 結語

綜上所述，曝氣設備在現代化水污染處理中具有良好的應用效果及應用質量。為了提升曝氣設備的應用效果，需要結合曝氣需求不同及實際的應用情況，選擇不同種類及不同技術的曝氣設備，有助于促進曝氣設備效率、氧氣利用率及充氧能力的提升，推動了大容量曝氣設備的高效運作及可靠性運行。通過對水下曝氣設備、表面曝氣設備及鼓風曝氣設備的應用情況進行分析，了解其應用特性及產生的應用價值，為環境工程水處理研究工作的開展提供一定的參考價值。

參考文獻

[1]黃曉慧.曝氣設備在環境工程水處理中的應用[J].江西建材，2017，（17）：88-89.

[2]陳祥.曝氣在環境工程水處理中的應用分析[J].建材與裝飾，2017，（26）：154-155.

[3]黃奕鵬.曝氣在環境工程水處理中的應用分析[J].工程技術研究，2017，（2）：94+145.

[4]李波.曝氣在環境工程水處理中的應用[J]. 資源節約與環保，2016，（3）：53-54.endprint