曝氣設(shè)備在污水處理中的應(yīng)用及展望

顏宏亮

(錦州濱海新區(qū)（錦州經(jīng)濟(jì)技術(shù)開(kāi)發(fā)區(qū)）市政服務(wù)中心，遼寧 錦州 121007)

引言

我國(guó)是一個(gè)水資源比較匱乏的國(guó)家，而且水資源的分布十分不均衡，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)的快速發(fā)展導(dǎo)致水資源需求量，與此同時(shí)我國(guó)水環(huán)境污染形勢(shì)也在不斷加劇，這也很大程度上加劇了我國(guó)水資源短缺形勢(shì)。污水處理問(wèn)題不僅關(guān)系著我國(guó)水資源供需關(guān)系和人民生活，也關(guān)系著我國(guó)經(jīng)濟(jì)和社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展，污水處理已經(jīng)成為當(dāng)下全社會(huì)普遍關(guān)注的問(wèn)題。

1. 曝氣設(shè)備的原理

曝氣設(shè)備的工作原理是曝氣設(shè)備中的空氣壓縮裝置對(duì)空氣進(jìn)行壓縮并通過(guò)擴(kuò)散器對(duì)污水進(jìn)行攪拌使得空氣中的氧氣強(qiáng)制轉(zhuǎn)移到污水中最終形成泥水混合懸浮液。在曝氣設(shè)備作用下污水池中的溶解氧濃度會(huì)大大提升，微生物便可以與有機(jī)污染物充分進(jìn)行接觸，在此基礎(chǔ)上微生物可以通過(guò)生物降解作用將污水中的有機(jī)污染物氧化分解為無(wú)毒無(wú)害的無(wú)機(jī)物從而實(shí)現(xiàn)對(duì)污水的凈化處理。曝氣設(shè)備的曝氣效果主要由氧氣轉(zhuǎn)移速率和氧氣利用率兩個(gè)參數(shù)決定，這兩個(gè)參數(shù)也是評(píng)價(jià)曝氣設(shè)備性能的關(guān)鍵性指標(biāo)。氧氣利用率的提升主要是結(jié)合污水處理系統(tǒng)的運(yùn)行環(huán)境和曝氣設(shè)備的自身?xiàng)l件對(duì)曝氣裝置的布局方式進(jìn)行優(yōu)化，氧氣轉(zhuǎn)移速率的提升主要是通過(guò)加大氧氣轉(zhuǎn)移系數(shù)和氧氣濃度梯度來(lái)實(shí)現(xiàn)。

2. 曝氣設(shè)備的常見(jiàn)應(yīng)用種類

2.1 鼓風(fēng)曝氣

鼓風(fēng)曝氣設(shè)備主要由鼓風(fēng)裝置、輸送管道和曝氣裝置三部分連接組成。鼓風(fēng)曝氣設(shè)備在工作時(shí)鼓風(fēng)裝置的大風(fēng)力風(fēng)機(jī)會(huì)產(chǎn)生較大壓力和風(fēng)量的壓縮空氣，壓縮空氣再通過(guò)空氣輸送管道輸送到生化池底部安裝的擴(kuò)散曝氣裝置當(dāng)中，在擴(kuò)散曝氣裝置的作用下會(huì)形成很多不同大小的氣泡，這些氣泡從生化池底部持續(xù)不斷擴(kuò)散到水面發(fā)生破裂便完成了曝氣過(guò)程。氣泡也會(huì)隨著水流循環(huán)作用進(jìn)行擴(kuò)散，而且氣泡在上升的過(guò)程中也會(huì)加速池水流動(dòng)在池水中形成混合液，在此過(guò)程中鼓風(fēng)曝氣設(shè)備將空氣中的氧氣充分?jǐn)U散在池水中使得微生物與空氣中的氧氣充分接觸從而促使微生物對(duì)污水中的有機(jī)污染物進(jìn)行氧化分解從而實(shí)現(xiàn)對(duì)污水的降解處理。鼓風(fēng)曝氣設(shè)備的關(guān)鍵裝置是擴(kuò)散曝氣裝置，按照擴(kuò)散曝氣裝置所產(chǎn)生的氣泡的大小不同可以將擴(kuò)散曝氣裝置分為：大中氣泡型擴(kuò)散曝氣裝置，微小氣泡型擴(kuò)散曝氣裝置和水力剪切型擴(kuò)散曝氣裝置三種。鼓風(fēng)曝氣設(shè)備的優(yōu)勢(shì)在于結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)答、操作比較便捷和系統(tǒng)的自動(dòng)化水平高，存在的缺陷主要體現(xiàn)在：微小氣泡型曝氣擴(kuò)散器比較容易出現(xiàn)堵塞，中大氣泡型擴(kuò)散曝氣裝置的氧利用率偏低，水力剪切型擴(kuò)散曝氣裝置的曝氣膜片容易發(fā)生撕裂。

2.2 表面曝氣

表面曝氣設(shè)備也是當(dāng)前污水處理中常見(jiàn)和有效的曝氣設(shè)備之一，表面曝氣設(shè)備是通過(guò)安裝于污水處理設(shè)施池面的曝氣裝置來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)池水混合液充氧的機(jī)械式曝氣設(shè)備。表面曝氣設(shè)備的核心部件是驅(qū)動(dòng)馬達(dá)。表面曝氣設(shè)備在工作時(shí)，曝氣設(shè)備的驅(qū)動(dòng)馬達(dá)會(huì)驅(qū)動(dòng)軸流式渦輪或者葉輪進(jìn)行高速旋轉(zhuǎn)并帶動(dòng)污水高速旋轉(zhuǎn)形成混合液，混合液在導(dǎo)水板和導(dǎo)管的作用下向著空中和池面周圍噴射開(kāi)來(lái)在池面上部空間中形成由無(wú)數(shù)細(xì)小的水滴組成的一片片連續(xù)的水幕，同時(shí)在池面上空產(chǎn)生大量的空氣亂流和水霧亂流也能夠有效提升空氣中氧氣向污水中的轉(zhuǎn)移速率。水滴在自身重力作用下又跌向池面，在此過(guò)程中混合液與空氣完成充分有效地接觸并將空氣中的氧氣充分地轉(zhuǎn)移到了污水當(dāng)中便實(shí)現(xiàn)了對(duì)污水的曝氣處理。在表面曝氣設(shè)備連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)下，污水可以上下循環(huán)往復(fù)不斷地流動(dòng)，污水、空氣、混合液不斷循環(huán)轉(zhuǎn)換使得空氣中氧氣向污水中的轉(zhuǎn)移速率大大提高。目前常見(jiàn)的表面曝氣裝置驅(qū)動(dòng)電機(jī)傳動(dòng)軸分為豎式軸和臥式軸兩種。表面曝氣設(shè)備結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單且運(yùn)行成本低，在處理污水時(shí)無(wú)需額外配置鼓風(fēng)機(jī)房，管道和曝氣頭，是一種適用面較寬和成本便于控制的實(shí)用性曝氣設(shè)備。

2.3 潛水射流曝氣

潛水射流曝氣設(shè)備是污水處理中十分重要的一種曝氣設(shè)備，潛水射流曝氣設(shè)備由潛水排污泵、進(jìn)氣管道和曝氣擴(kuò)散裝置三個(gè)重要部分構(gòu)成。潛水射流曝氣設(shè)備在工作時(shí)潛水排污泵工作產(chǎn)生高速水流，高速水流再通過(guò)與潛水泵口相連的噴嘴高速輸送到混合室，同時(shí)空氣也從進(jìn)氣管道進(jìn)入到混合室中，高速水流和空氣混合形成水氣混合流，最后水氣混合流從曝氣擴(kuò)散器排出完成全部曝氣工序。潛水射流曝氣設(shè)備主要適用于活性污泥污水處理工藝中，通過(guò)潛水射流曝氣設(shè)備可以使得池水與空氣的充分接觸進(jìn)而提升微生物對(duì)有機(jī)污染物的氧化分解作用。潛水射流曝氣設(shè)備與鼓風(fēng)曝氣設(shè)備的機(jī)械曝氣方式和表面曝氣設(shè)備的氣泡擴(kuò)散曝氣方式都有所不同，潛水射流曝氣設(shè)備是通過(guò)水流剪切和氣泡擴(kuò)散二者共同作用來(lái)實(shí)現(xiàn)水氣混合。潛水射流曝氣設(shè)備是一種氧氣轉(zhuǎn)移率高、占地較少、反應(yīng)效率較高、適用面寬和經(jīng)濟(jì)實(shí)用的曝氣設(shè)備。基于潛水射流曝氣設(shè)備的諸多優(yōu)點(diǎn)，此類曝氣設(shè)備在目前污水處理中被廣泛應(yīng)用，尤其適用于農(nóng)村地區(qū)生活污水日常處理方面。

3.曝氣設(shè)備在污水處理中的發(fā)展展望

3.1 我國(guó)曝氣設(shè)備發(fā)展面臨的困難

通過(guò)近年來(lái)我國(guó)曝氣設(shè)備在污水處理中的應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)和我國(guó)環(huán)境工作者對(duì)曝氣設(shè)備的研究發(fā)現(xiàn)，目前我國(guó)曝氣設(shè)備在污水處理應(yīng)用中存在著一些問(wèn)題，如果這些問(wèn)題不解決必然會(huì)對(duì)未來(lái)我國(guó)曝氣設(shè)備在污水處理中的應(yīng)用發(fā)展形成阻礙，主要存在的問(wèn)題包括：第一，曝氣設(shè)備容易出現(xiàn)充氣不均勻問(wèn)題，曝氣孔容易出現(xiàn)破裂和堵塞；第二，主軸、軸承和軸承座等作為曝氣裝置的核心部件質(zhì)量整體較差，使用壽命整體較短；第三，與曝氣設(shè)備相配套的鼓風(fēng)機(jī)的電能消耗率整體偏高，風(fēng)機(jī)與曝氣器匹配度和協(xié)調(diào)性整體較差導(dǎo)致浪費(fèi)的電能較高；第四，池底曝氣裝置故障率整體較高且使用壽命整體較短，一旦池底曝氣裝置需要更換往往耗時(shí)較長(zhǎng)導(dǎo)致污水處理系統(tǒng)無(wú)法工作，造成污水處理效率不高和時(shí)間成本增高。

3.2 我國(guó)曝氣設(shè)備未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)

目前曝氣設(shè)備在工業(yè)污水和城市污水處理中占據(jù)著非常重要的地位，未來(lái)曝氣設(shè)備在污水處理領(lǐng)域中占據(jù)的地位將會(huì)不斷提升。近年來(lái)我國(guó)環(huán)境工作者和相關(guān)研究人員在曝氣設(shè)備技術(shù)研究創(chuàng)新和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)積累中做了大量工作，未來(lái)隨著新型膜片和新型曝氣裝置的不斷換代升級(jí)，我國(guó)的曝氣設(shè)備整體性能將會(huì)得到有效提升，曝氣設(shè)備將在污水處理領(lǐng)域中發(fā)揮更大的促進(jìn)作用。未來(lái)曝氣設(shè)備在我國(guó)有著比較廣闊的發(fā)展和應(yīng)用空間，這也是我國(guó)水污染處理工作發(fā)展的迫切需要，在曝氣設(shè)備未來(lái)的發(fā)展和應(yīng)用過(guò)程中特別需要注意曝氣設(shè)備與實(shí)際應(yīng)用環(huán)境之間的匹配性，以確保曝氣設(shè)備的能效在實(shí)際應(yīng)用中得到充分發(fā)揮。

總結(jié)

污水處理是污水處理技術(shù)與設(shè)備相結(jié)合的一項(xiàng)系統(tǒng)性工程，只有二者相互相輔相成才能達(dá)到理想的污水處理效果。曝氣設(shè)備是近年來(lái)污水處理中普遍采用的一類裝備，曝氣設(shè)備作為當(dāng)前很多污水處理工藝的重要一環(huán)，曝氣設(shè)備的有效運(yùn)行對(duì)污水處理系統(tǒng)起著重要作用，而且曝氣設(shè)備的耗電量在污水處理系統(tǒng)占據(jù)的能耗整體偏高，曝氣設(shè)備技術(shù)整體偏低。未來(lái)研究科學(xué)先進(jìn)、性能優(yōu)良和節(jié)能高效的曝氣設(shè)備和曝氣系統(tǒng)對(duì)于提升我國(guó)污水處理系統(tǒng)處理效率和改善我國(guó)水污染現(xiàn)狀有著積極的現(xiàn)實(shí)意義。