水處理中曝氣設備的研究進展分析

左 燕

瑞好聚合物（蘇州）有限公司上海分公司 上海 長寧 200050

正文：

前言：在工業發展的過程中，污染問題變得越發嚴重，尤其是水污染。水污染的治理主要包括三種方式生物法、物理法、化學法。不同處理方式取得的效果是不同的，其中生化方法操作簡單、成本較低，故成為了當前污水治理最直接有 效的方式。曝氣設備是污水處理最核心的設備，需予以足夠重視。

一、曝氣增氧原理

從功能角度對曝氣裝置分析：曝氣裝置能夠實現水氣接觸，水中溶氧為生物氧化所需氧氣提供支持。其次曝氣產生水氣混合與大循環。最后曝氣使水中固體變成懸浮狀態。

廢水的處理需要做好曝氣裝置曝氣效率的分析，主要從兩點出發分別是氧利用率與氧轉移速率。氧利用率就是參照系統運行條件與設備自身情況優化曝氣裝置布置，合理使用曝氣裝置提高氧利用率。氧轉移速率的提高可以通過增加濃度梯度或提高氧氣轉移系數。

二、常見曝氣設備種類

（一）射流曝氣

該設備利用潛水泵產生水量，流經噴嘴變成高速水流。噴嘴周圍的負壓會讓氣體與水流充分結合，隨后混合的流體快速噴射[1]。此時的水流中夾雜著大量氣泡，并且在深水域大面積出現漩渦攪拌，完成曝氣。該裝置的優勢與特點非常明顯，首先該裝置安裝便利，其次這種裝置不需要過多的使用空間。除此之外這種設備結構非常緊湊，曝氣效果十分突出。并且這種裝置應用范圍廣，系統非常簡單，有效性很強[2]。正是因為如上優勢，成為了目前最為常見的一種處理裝置。當然該裝置的缺陷也比較突出，即容易發生堵嘴問題，需要不斷加壓。所以該裝置后期管理與維護難度較大。

（二）表面曝氣

這種裝置也稱為機械攪拌曝氣裝置。如同字面意思一樣，這種裝置運用設備自帶的軸流式葉輪運轉，能夠將廢水很好的導出，噴出中形成水幕，與空氣接觸后變成水滴[3]。水滴與水面接觸后出現亂流與氣泡，增加水內氧氣量。此外根據機械設備的不同可以將這種裝置分為：高速、低速、臥軸、豎軸。當前污水治理廠最常用的曝氣裝置就是葉輪、倒傘、噴泉等曝氣裝置。這些設備都有很好的結構優勢與管理簡單優勢。但這類裝置大多只能被用在小型工程，大工程中并不能發揮應有效果。

（三）鼓風曝氣

這種裝置還有一種稱呼叫做壓縮空氣曝氣。這種裝置利用鼓風機，通過擴散器與風管向水中注氧。該裝置包括三個部分，分別為鼓風機、曝氣裝置、聯通管道。使用中空氣會在管道中傳入到生化池底部，使用鼓風機完成氧氣傳送。空氣通過曝氣裝置會產生許多小氣泡，這些氣泡大小不同、尺寸不同，在流動與上升過程中氣泡中氧氣被利用并逐漸破裂。該裝置的優點體現在：操作比較簡便，設備并不復雜，自動化程度較高。當然這種裝置的問題也是必須注意的，中大孔擴散設備氧利用率較低；固定微孔曝氣設備易堵塞；可變微孔曝氣設備膜片易撕裂。仍需不斷改良。

三、曝氣設備研究進展

（一）國外研究

國外對曝氣裝備的發展與生產研究比較早，故積累了豐富的經驗。國外曝氣裝備生產系統性、規模性非常突出，大多使用小孔徑曝氣裝置。早在上個世紀國外就已經在應用小孔徑曝氣裝置，隨后開始使用大氣泡與中氣泡設備，包括各種類型比如轉型、塑料盆型、固定螺旋。至上個世紀七十年代能源危機時期開始，因全球陷入能源危機問題，小孔微氣泡曝氣器被研制。當前國外已經有了非常豐富的產品與成熟的生產線，各種各樣的規格與裝置很好的滿足了使用要求，保障了污水治理效果。

對曝氣設備來說溶氧效率是最直接的性能檢驗標準。國外學者Michael對小型曝氣機的能耗與溶氧量做了研究，選用了不同長度與漿輪深度的設備，其研究成果成為了漿輪曝氣機動力發展的技術來源與動力。近些年國外憑借著長時間的經驗積累，獲得了更加全面的技術研究。目前發達國家使用最頻繁的裝置為微風微細曝氣器。這種裝置為美國AEROMIX公司生產，能夠有效減少污水中的各種粒徑懸浮物，去除污水中的各種泡沫和浮渣。

（二）國內研究

作為目前國內應用最廣泛的方法，好氧曝氣方法的問題比較突出。首先好氧曝氣成本非常高，其次這種曝氣方法能耗很高，最后這種方法效率低下。為了提高充氧效果，通常需要增加氣相與液相接觸面。參照這一要求，清華大學以微米氣泡曝氣器——旋流分散器為基礎展開了研究。相較于以前的裝置，這種裝置能夠很好的控制氣體流量，產生小粒徑氣泡。這種裝置的傳質系數非常高，充氧能力非常出眾。除此之外這種裝置阻力小、曝氣耗能低、維護費用低、溶氧效率高、不堵塞。種種優勢使得該裝置成功得到國家專利證書。此外對于耗能問題，重慶大學展開了深入設計，研發了自吸式自激震蕩脈沖射流曝氣器。北京化工展開了迷宮螺旋泵性能的優化研究，開發了離式螺旋曝氣設備，極大的提升了污水治理能力。

結語：本文以曝氣設備原理為著手點，展開了曝氣設備類型分析，隨后做了國內外最新的曝氣設備研究進展。相信在環保力度越來越大的今天，污水治理將會得到人們進一步的關注。為了達成污水治理目標就必須做好曝氣裝備研究，當前國內外的主要研究目標為提高曝氣設備性能，尤其是曝氣設備充氧能力。減少能耗是保護環境、治理環境需要重點關注的項目。