曝氣在環境工程水處理的運用

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摘要：在當代，曝氣技術作為一種高能效低損耗且簡單易操作的污水處理技術，被廣泛應用于我國環境工程水處理中。在水污染問題持續難以得到很好解決和水資源日漸短缺的形勢下，曝氣技術的發展極為迅速，在將來有望成為緩解我國水污染和水資源緊缺的主要技術。本文就曝氣在環境工程水處理中的應用展開研究探討，介紹了幾種在我國環境工程水處理中經常使用的曝氣技術，解析了在環境工程水處理中曝氣技術的應用效果，意在為我國環境工程水處理的研究提供一定的參考。

關鍵詞：環境工程；水處理；曝氣技術；曝氣設備

1我國的水資源形勢現狀

水資源日漸緊缺是全球每一個國家所共同面臨的難題，導致水資源日漸緊缺的原因是生態環境系統的自我調節能力降低，歸根究底，其實是環境破壞所共同導致的后果。盡管近些年來，環境保護的意識已逐漸深入人心，國家在重視經濟發展的同時也重視環境保護與建設，但過往已造成的環境破壞終究非朝夕可彌補，環境保護與建設是漫長而深遠的過程。相比于全球水資源日漸緊缺的現狀難以扭轉，水污染治理的推進相對而言是短期便可有一定成效的。水污染的治理主要從兩個方面著手，一方面要從根本上防止水污染，限制或禁止污水排放；另一方面則是從污水的凈化著手，凈化被污染的水資源以形成一定的水資源循環。如前所述，我國的水污染形勢不容樂觀：雖然從近些年意識到保護環境的重要性開始，多年以來，我國始終堅持持續推進水污染治理的建設，也取得了一定的成效，但總體來說，水污染形勢仍然極為嚴峻，需要高度重視。我國水污染的主要污染源為工業廢水和城市污水。在大多數人的意識中，工業廢水才是水污染的第一污染源，實則不然，城市污水的總量遠超于工業廢水，這其中除人口數量眾多的問題外還有的是人們節水觀念有待加強的問題。

2曝氣設備在環境工程水處理中的基本原理

在環境工程水處理中，對于污水進行處理時，曝氣設備通過在污水中加強空氣的灌輸，同時進行翻攪，可促使空氣中的氧氣在污水中快速流動，一方面這可以為污水中的清潔衛士即有氧呼吸的微生物提供充足的氧氣以供“工作”；另一方面也能加強微生物與有機物之間的接觸，加快“工作”效率。曝氣設備應用于環境工程水處理，不僅可以預防水池中漂浮物體的沉入，還能有效分解和氧化污水里有機物質，達到可觀的污水凈化效果。曝氣設備在環境工程水處理中的廣泛應用不僅僅是因其具備可觀的污水凈化效果，還有其他的優勢所在：第一，曝氣設備結構較為簡單，有利于相關人員操作與應用；第二，曝氣設備的應用不會造成例如聲污染、光污染等二次污染。在環境工程水處理中，曝氣設備正式投入使用前，如若能根據所處理污水的相關參數計算出對應的污水凈化所需的氧氣量，精準地進行氧氣投放，就能在滿足微生物降解有機污染物氧氣需求的同時節約能源。

3曝氣設備的分類與應用

一套完善的曝氣裝置至少具備一浮體、多組的曝氣設備和控制裝置。具體來說，浮體之上組裝著曝氣設備，曝氣設備能吸水，并把其朝著至少一個既定的方向進行霧化、噴灑又或是曝氣?？刂蒲b置控制多組曝氣設備。一般來說，對于應用在環境工程水處理的曝氣裝置是有一定實用性要求的：對于設備本身，要求構架簡易、性能平穩、耐腐壞銹蝕性能較強；對于設備功能，要求翻攪均衡、低耗能、沒有噪音和其他危害；對于設備的價格，要求價格較低以便大規模配備。

4我國環境工程水處理中曝氣設備分類

4.1潛水射流曝氣設備

潛水射流曝氣裝置主要應用于較深及總體面積較大的水域，可通過在相關水域里生成旋渦進行攪拌，形成曝氣，最終達到污水凈化的效果。潛水射流曝氣裝置的主要構造是自吸深水式潛水射流曝氣裝置，自吸深水式潛水射流曝氣裝置由WQ潛水排污裝置、擴散裝置、進氣裝置和消音裝置有機構成。潛水射流曝氣設備利用水流來加強空氣的灌輸，在潛水射流曝氣設備運轉的過程中，流動的水會通過噴嘴裝置快速地被輸入到混氣裝置里，同時氣體進入的導管指引空氣進入到混氣裝置中并與流動的水相融合形成大量的氣泡氣流，最終通過擴散裝置以極快地速度擴散到水域中。

4.2鼓風曝氣設備

鼓風曝氣設備是應用范圍較為廣泛的曝氣設備，其運用兼具相當壓力和風速的鼓風曝氣裝置，結合擴散曝氣裝置和運送裝置共同運轉，通過風力把空氣強行灌輸進水域中，使水域中的水與空氣全面接觸。鼓風曝氣設備一般主要是由空氣加壓裝置、空氣輸送管道和空氣擴散裝置組成?？諝鈨艋到y和鼓風機包含在空氣加壓裝置中。鼓風機的送風量不是越大越好、隨意指定的，具體需要根據水域中氧化反應所需的氧氣量來確定，同時還需滿足使混合液固體顆粒保持懸浮狀態的攪拌條件。特別是出于為使氣體能順利進入水域的考慮，鼓風機的送風壓力需大于管道系統的摩擦損耗和空氣擴散裝置處的靜水壓?？諝廨斔凸艿绖t是包含輸氣管等。鼓風曝氣設備中至關重要的部分是空氣擴散裝置，空氣擴散裝置的作用是將氣體分成不同尺寸不同大小的氣泡，以增加送入空氣與液體接觸的表面積，增加了空氣與液體接觸的表面積，就使得污水中的微生物能更多地接觸氧氣，更多地進行氧化反應，以提升降解有機物質的效率，進而提升污水凈化的效率。為適用不同尺寸的氣泡產生需求，空氣擴散裝置的管道是有多種類型的，可根據不同需要來設立管道。

4.3表面曝氣設備

表面曝氣設備，顧名思義，就是利用設備在水域表面攪拌旋轉，使水域產生水躍，水體與空氣進行接觸，促使氧氣參與反應的設備。表面曝氣設備被廣泛應用于各中小型污水處理廠中。按照主轉軸方向的不同，可以把表面曝氣設備分為水平軸式與立軸式。普遍使用的水平軸式表面曝氣設備，按照曝氣器的不同又可分為三類，分別是：轉刷曝氣器、轉盤曝氣器和轉筒曝氣器。轉刷曝氣器適用于在矩形和圓形曝氣池中工作，主要由動力裝置、減速轉動裝置及轉刷等部件組成。表面曝氣設備在向氧化溝中充氧的同時，轉刷葉片也會不斷旋轉，使得水向四周飛濺，與空氣產生接觸；同時，轉刷的運動還能促進混合液在氧化溝中的流動循環，使得氧氣可以均勻地溶解在整個氧化溝中，維持氧化溝整體的均衡狀態。轉盤曝氣器也稱為曝氣轉盤，主要應用于奧貝爾型氧化溝。轉盤曝氣器主要由動力裝置，減速裝置、轉軸和轉盤等部件組成。在水平轉軸上安裝轉盤，設備就能對水體產生切向推動力，進而促使污水的循環流動。對于轉盤曝氣器中的轉盤，通常有一定要求，比如較輕質、高強度和耐腐蝕等，因此常見的是采用玻璃鋼壓制成型，具有可獨立拆裝的特性。相對于轉刷曝氣器和轉盤曝氣器而言，轉筒曝氣器是較為新型的曝氣器。在向曝氣池的深水區域增氧時，傳統的曝氣器，無論是轉刷曝氣器還是轉盤曝氣器，都難以達成一定的成效，但專為此設計的轉筒曝氣器卻不同，它可以卓有成效地勝任這份工作。總而言之，表面曝氣設備的運作原理就是通過馬達產生的動力促使軸流葉輪運轉的同時，還通過導管裝置引導污水向周圍噴濺而出，形成薄水霧與空氣接觸并形成水滴，水滴在落入液面時產生的亂流和氣泡可以提升水的含氧量。在三種曝氣器中，轉刷曝氣器的優勢在于具備較強的推進力，借助這一優勢，轉刷曝氣器可巧妙地調節充氧能力，具備可觀的充氧效率，但也基于自身較強的推進力容易對水域中的活性污泥絮體；轉盤曝氣器也具備轉刷曝氣器推進力方面的優勢，且較好的克服了轉刷曝氣器的缺陷，相對而言較少地對絮體有所剪切；最新型的轉筒基本已完全克服傳統曝氣器的缺陷，且集曝氣、攪拌、混合、循環推流等多效功能于一體，能適應多種不同的工作環境，顯著提高了深水曝氣的成效，安裝與維護設備的工作也不會繁瑣，反而較為簡便。相對于其他各種的曝氣設備，表面曝氣設備具有結構簡單、易于安裝易于操作使用和設備維護方便等優勢，因此在環境工程水處理中，無論是工業廢水的凈化處理，還是城市污水的凈化處理，表面曝氣設備都廣泛地被應用于其中。就比如相比于鼓風曝氣設備，首先表面曝氣設備不需設立鼓風裝置、曝氣裝置及大量通氣管道等，成本從根本上就有所區別；其次由于表面曝氣設備結構更為簡單，安裝和維護自然也就更為簡易；再者，表面曝氣設備的操作也比鼓風曝氣設備簡易，無需操作鼓風機等裝置。

5曝氣在環境工程水處理中的應用分析

具體來說，在環境工程水處理中，曝氣設備的實際應用是根據各種曝氣設備的優勢、作用方式、作用范圍的不同而有所不同。在現實生活中，除考慮曝氣設備本身的各種屬性因素外，選取合適的曝氣設備還需考慮經濟條件、維護費用等因素。選取合適的曝氣設備需關注曝氣設備中的曝氣裝置。曝氣裝置中的技術標準分為兩類：性能和格式。性能可以較為直觀地反應的是曝氣裝置的優劣。一個性能較好的曝氣裝置，不僅能使得操作運轉時更為便捷，同時還會具備節能等優勢，能節約一定的費用。格式往往反應的是相關曝氣裝置的格式特征，本質上并沒有優劣之分。選用者只需根據實際需求來選擇最適合的即可。一般來說，關注曝氣裝置的技術性能標準，主要特指：關注曝氣裝置的動力效率（EP）；氧氣轉移效率（EA）以及充氧性能（EL）。在充分考慮曝氣設備的各種因素時，有時難免會產生因素間的沖突。比如說為保持氧氣轉移效率，有些必須采用一些動力效率不高的曝氣裝置，這就無法避免地產生了些許費用浪費，經濟因素與性能因素有所沖突。因此，有些時候，選用者要做的事情就是在充分考慮各方面因素的情況下，在因素間沖突尋找最合適的均衡點，以匹配符合現實需求的曝氣設備。

6結語

近年來，我國在經濟快速發展的同時，投入了大量資金來引進國外相關的曝氣裝置，一方面，這導致了曝氣設備整體成本的提升，另一方面，這也不利于整個曝氣體系的維護和長期使用。所以應當更多地推進發展國內環境工程水處理的各種技術，對國外先進的曝氣裝置有所研究，并致力優化國內的各種曝氣裝置、投入使用，提升國內自有曝氣設備的利用率，強化我國在環境保護領域的競爭能力，積極促進環境保護水處理領域的蓬勃發展。

參考文獻

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作者：楊柳青瑩 單位：哈爾濱工程大學