曝氣在環(huán)境工程水處理中的應(yīng)用探討

摘要：在當(dāng)代，曝氣技術(shù)作為一種高能效低損耗且簡(jiǎn)單易操作的污水處理技術(shù)，被廣泛應(yīng)用于我國(guó)環(huán)境工程水處理中。在水污染問(wèn)題持續(xù)難以得到很好解決和水資源日漸短缺的形勢(shì)下，曝氣技術(shù)的發(fā)展極為迅速，在將來(lái)有望成為緩解我國(guó)水污染和水資源緊缺的主要技術(shù)。本文就曝氣在環(huán)境工程水處理中的應(yīng)用展開(kāi)研究探討，介紹了幾種在我國(guó)環(huán)境工程水處理中經(jīng)常使用的曝氣技術(shù)，解析了在環(huán)境工程水處理中曝氣技術(shù)的應(yīng)用效果，意在為我國(guó)環(huán)境工程水處理的研究提供一定的參考。

關(guān)鍵詞：環(huán)境工程;水處理;曝氣技術(shù);曝氣設(shè)備

中圖分類(lèi)號(hào)：X52? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2095-672X（2019）09-0-02

DOI：10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2019.09.126

Discussion on application of aeration in environmental engineering water treatment

Yang Liuqingying

（Harbin Engineering University，Harbin Heilongjiang 150001，China）

Abstract：In the contemporary era， aeration technology is widely used in environmental engineering water treatment in China as a high-efficiency，low-loss and easy-to-operate wastewater treatment technology. Under the situation that the water pollution problem is difficult to be solved and the water resources are getting scarce， the development of aeration technology is extremely rapid， and it is expected to become the main technology to alleviate water pollution and water shortage in China in the future. This paper discusses the application of aeration in environmental engineering water treatment， introduces several aeration technologies frequently used in environmental engineering water treatment in China， and analyzes the application effect of aeration technology in environmental engineering water treatment. It provides a certain reference for the research of environmental engineering water treatment in China.

Key words：Environmental engineering;Water treatment;Aeration technology;Aeration equipment

在當(dāng)代，曝氣技術(shù)作為一種高能效低損耗且簡(jiǎn)單易操作的污水處理技術(shù)，被廣泛應(yīng)用于我國(guó)環(huán)境工程水處理中。在水污染問(wèn)題持續(xù)難以得到很好解決和水資源日漸短缺的形勢(shì)下，曝氣技術(shù)的發(fā)展極為迅速，在將來(lái)有望成為緩解我國(guó)水污染和水資源緊缺的主要技術(shù)。

本文就曝氣在環(huán)境工程水處理中的應(yīng)用展開(kāi)研究探討，介紹了幾種在我國(guó)環(huán)境工程水處理中經(jīng)常使用的曝氣技術(shù)，解析了在環(huán)境工程水處理中曝氣技術(shù)的應(yīng)用效果，意在為我國(guó)環(huán)境工程水處理的研究提供一定的參考。

1 我國(guó)的水資源形勢(shì)現(xiàn)狀

水資源日漸緊缺是全球每一個(gè)國(guó)家所共同面臨的難題，導(dǎo)致水資源日漸緊缺的原因是生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)的自我調(diào)節(jié)能力降低，歸根究底，其實(shí)是環(huán)境破壞所共同導(dǎo)致的后果。盡管近些年來(lái)，環(huán)境保護(hù)的意識(shí)已逐漸深入人心，國(guó)家在重視經(jīng)濟(jì)發(fā)展的同時(shí)也重視環(huán)境保護(hù)與建設(shè)，但過(guò)往已造成的環(huán)境破壞終究非朝夕可彌補(bǔ)，環(huán)境保護(hù)與建設(shè)是漫長(zhǎng)而深遠(yuǎn)的過(guò)程。相比于全球水資源日漸緊缺的現(xiàn)狀難以扭轉(zhuǎn)，水污染治理的推進(jìn)相對(duì)而言是短期便可有一定成效的。水污染的治理主要從兩個(gè)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(huán)。

如前所述，我國(guó)的水污染形勢(shì)不容樂(lè)觀(guān)：雖然從近些年意識(shí)到保護(hù)環(huán)境的重要性開(kāi)始，多年以來(lái)，我國(guó)始終堅(jiān)持持續(xù)推進(jìn)水污染治理的建設(shè)，也取得了一定的成效，但總體來(lái)說(shuō)，水污染形勢(shì)仍然極為嚴(yán)峻，需要高度重視。我國(guó)水污染的主要污染源為工業(yè)廢水和城市污水。在大多數(shù)人的意識(shí)中，工業(yè)廢水才是水污染的第一污染源，實(shí)則不然，城市污水的總量遠(yuǎn)超于工業(yè)廢水，這其中除人口數(shù)量眾多的問(wèn)題外還有的是人們節(jié)水觀(guān)念有待加強(qiáng)的問(wèn)題。

2 曝氣設(shè)備在環(huán)境工程水處理中的基本原理

在環(huán)境工程水處理中，對(duì)于污水進(jìn)行處理時(shí)，曝氣設(shè)備通過(guò)在污水中加強(qiáng)空氣的灌輸，同時(shí)進(jìn)行翻攪，可促使空氣中的氧氣在污水中快速流動(dòng)，一方面這可以為污水中的清潔衛(wèi)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(qiáng)微生物與有機(jī)物之間的接觸，加快“工作”效率。曝氣設(shè)備應(yīng)用于環(huán)境工程水處理，不僅可以預(yù)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(jī)物質(zhì)，達(dá)到可觀(guān)的污水凈化效果。

曝氣設(shè)備在環(huán)境工程水處理中的廣泛應(yīng)用不僅僅是因其具備可觀(guān)的污水凈化效果，還有其他的優(yōu)勢(shì)所在：第一，曝氣設(shè)備結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單，有利于相關(guān)人員操作與應(yīng)用;第二，曝氣設(shè)備的應(yīng)用不會(huì)造成例如聲污染、光污染等二次污染。

在環(huán)境工程水處理中，曝氣設(shè)備正式投入使用前，如若能根據(jù)所處理污水的相關(guān)參數(shù)計(jì)算出對(duì)應(yīng)的污水凈化所需的氧氣量，精準(zhǔn)地進(jìn)行氧氣投放，就能在滿(mǎn)足微生物降解有機(jī)污染物氧氣需求的同時(shí)節(jié)約能源。

3 曝氣設(shè)備的分類(lèi)與應(yīng)用

一套完善的曝氣裝置至少具備一浮體、多組的曝氣設(shè)備和控制裝置。具體來(lái)說(shuō)，浮體之上組裝著曝氣設(shè)備，曝氣設(shè)備能吸水，并把其朝著至少一個(gè)既定的方向進(jìn)行霧化、噴灑又或是曝氣。控制裝置控制多組曝氣設(shè)備。

一般來(lái)說(shuō)，對(duì)于應(yīng)用在環(huán)境工程水處理的曝氣裝置是有一定實(shí)用性要求的：對(duì)于設(shè)備本身，要求構(gòu)架簡(jiǎn)易、性能平穩(wěn)、耐腐壞銹蝕性能較強(qiáng);對(duì)于設(shè)備功能，要求翻攪均衡、低耗能、沒(méi)有噪音和其他危害;對(duì)于設(shè)備的價(jià)格，要求價(jià)格較低以便大規(guī)模配備。

4 我國(guó)環(huán)境工程水處理中曝氣設(shè)備分類(lèi)

4.1 潛水射流曝氣設(shè)備

潛水射流曝氣裝置主要應(yīng)用于較深及總體面積較大的水域，可通過(guò)在相關(guān)水域里生成旋渦進(jìn)行攪拌，形成曝氣，最終達(dá)到污水凈化的效果。潛水射流曝氣裝置的主要構(gòu)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(kuò)散裝置、進(jìn)氣裝置和消音裝置有機(jī)構(gòu)成。

潛水射流曝氣設(shè)備利用水流來(lái)加強(qiáng)空氣的灌輸，在潛水射流曝氣設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)的過(guò)程中，流動(dòng)的水會(huì)通過(guò)噴嘴裝置快速地被輸入到混氣裝置里，同時(shí)氣體進(jìn)入的導(dǎo)管指引空氣進(jìn)入到混氣裝置中并與流動(dòng)的水相融合形成大量的氣泡氣流，最終通過(guò)擴(kuò)散裝置以極快地速度擴(kuò)散到水域中。

4.2 鼓風(fēng)曝氣設(shè)備

鼓風(fēng)曝氣設(shè)備是應(yīng)用范圍較為廣泛的曝氣設(shè)備，其運(yùn)用兼具相當(dāng)壓力和風(fēng)速的鼓風(fēng)曝氣裝置，結(jié)合擴(kuò)散曝氣裝置和運(yùn)送裝置共同運(yùn)轉(zhuǎn)，通過(guò)風(fēng)力把空氣強(qiáng)行灌輸進(jìn)水域中，使水域中的水與空氣全面接觸。

鼓風(fēng)曝氣設(shè)備一般主要是由空氣加壓裝置、空氣輸送管道和空氣擴(kuò)散裝置組成?？諝鈨艋到y(tǒng)和鼓風(fēng)機(jī)包含在空氣加壓裝置中。鼓風(fēng)機(jī)的送風(fēng)量不是越大越好、隨意指定的，具體需要根據(jù)水域中氧化反應(yīng)所需的氧氣量來(lái)確定，同時(shí)還需滿(mǎn)足使混合液固體顆粒保持懸浮狀態(tài)的攪拌條件。特別是出于為使氣體能順利進(jìn)入水域的考慮，鼓風(fēng)機(jī)的送風(fēng)壓力需大于管道系統(tǒng)的摩擦損耗和空氣擴(kuò)散裝置處的靜水壓?？諝廨斔凸艿绖t是包含輸氣管等。鼓風(fēng)曝氣設(shè)備中至關(guān)重要的部分是空氣擴(kuò)散裝置，空氣擴(kuò)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(jìn)行氧化反應(yīng)，以提升降解有機(jī)物質(zhì)的效率，進(jìn)而提升污水凈化的效率。為適用不同尺寸的氣泡產(chǎn)生需求，空氣擴(kuò)散裝置的管道是有多種類(lèi)型的，可根據(jù)不同需要來(lái)設(shè)立管道。

4.3 表面曝氣設(shè)備

表面曝氣設(shè)備，顧名思義，就是利用設(shè)備在水域表面攪拌旋轉(zhuǎn)，使水域產(chǎn)生水躍，水體與空氣進(jìn)行接觸，促使氧氣參與反應(yīng)的設(shè)備。

表面曝氣設(shè)備被廣泛應(yīng)用于各中小型污水處理廠(chǎng)中。按照主轉(zhuǎn)軸方向的不同，可以把表面曝氣設(shè)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(shè)備，按照曝氣器的不同又可分為三類(lèi)，分別是：轉(zhuǎn)刷曝氣器、轉(zhuǎn)盤(pán)曝氣器和轉(zhuǎn)筒曝氣器。轉(zhuǎn)刷曝氣器適用于在矩形和圓形曝氣池中工作，主要由動(dòng)力裝置、減速轉(zhuǎn)動(dòng)裝置及轉(zhuǎn)刷等部件組成。表面曝氣設(shè)備在向氧化溝中充氧的同時(shí)，轉(zhuǎn)刷葉片也會(huì)不斷旋轉(zhuǎn)，使得水向四周飛濺，與空氣產(chǎn)生接觸;同時(shí)，轉(zhuǎn)刷的運(yùn)動(dòng)還能促進(jìn)混合液在氧化溝中的流動(dòng)循環(huán)，使得氧氣可以均勻地溶解在整個(gè)氧化溝中，維持氧化溝整體的均衡狀態(tài)。轉(zhuǎn)盤(pán)曝氣器也稱(chēng)為曝氣轉(zhuǎn)盤(pán)，主要應(yīng)用于奧貝爾型氧化溝。轉(zhuǎn)盤(pán)曝氣器主要由動(dòng)力裝置，減速裝置、轉(zhuǎn)軸和轉(zhuǎn)盤(pán)等部件組成。在水平轉(zhuǎn)軸上安裝轉(zhuǎn)盤(pán)，設(shè)備就能對(duì)水體產(chǎn)生切向推動(dòng)力，進(jìn)而促使污水的循環(huán)流動(dòng)。對(duì)于轉(zhuǎn)盤(pán)曝氣器中的轉(zhuǎn)盤(pán)，通常有一定要求，比如較輕質(zhì)、高強(qiáng)度和耐腐蝕等，因此常見(jiàn)的是采用玻璃鋼壓制成型，具有可獨(dú)立拆裝的特性。相對(duì)于轉(zhuǎn)刷曝氣器和轉(zhuǎn)盤(pán)曝氣器而言，轉(zhuǎn)筒曝氣器是較為新型的曝氣器。在向曝氣池的深水區(qū)域增氧時(shí)，傳統(tǒng)的曝氣器，無(wú)論是轉(zhuǎn)刷曝氣器還是轉(zhuǎn)盤(pán)曝氣器，都難以達(dá)成一定的成效，但專(zhuān)為此設(shè)計(jì)的轉(zhuǎn)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(shè)備的運(yùn)作原理就是通過(guò)馬達(dá)產(chǎn)生的動(dòng)力促使軸流葉輪運(yùn)轉(zhuǎn)的同時(shí)，還通過(guò)導(dǎo)管裝置引導(dǎo)污水向周?chē)鷩姙R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(shí)產(chǎn)生的亂流和氣泡可以提升水的含氧量。

在三種曝氣器中，轉(zhuǎn)刷曝氣器的優(yōu)勢(shì)在于具備較強(qiáng)的推進(jìn)力，借助這一優(yōu)勢(shì)，轉(zhuǎn)刷曝氣器可巧妙地調(diào)節(jié)充氧能力，具備可觀(guān)的充氧效率，但也基于自身較強(qiáng)的推進(jìn)力容易對(duì)水域中的活性污泥絮體;轉(zhuǎn)盤(pán)曝氣器也具備轉(zhuǎn)刷曝氣器推進(jìn)力方面的優(yōu)勢(shì)，且較好的克服了轉(zhuǎn)刷曝氣器的缺陷，相對(duì)而言較少地對(duì)絮體有所剪切;最新型的轉(zhuǎn)筒基本已完全克服傳統(tǒng)曝氣器的缺陷，且集曝氣、攪拌、混合、循環(huán)推流等多效功能于一體，能適應(yīng)多種不同的工作環(huán)境，顯著提高了深水曝氣的成效，安裝與維護(hù)設(shè)備的工作也不會(huì)繁瑣，反而較為簡(jiǎn)便。

相對(duì)于其他各種的曝氣設(shè)備，表面曝氣設(shè)備具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易于安裝易于操作使用和設(shè)備維護(hù)方便等優(yōu)勢(shì)，因此在環(huán)境工程水處理中，無(wú)論是工業(yè)廢水的凈化處理，還是城市污水的凈化處理，表面曝氣設(shè)備都廣泛地被應(yīng)用于其中。

就比如相比于鼓風(fēng)曝氣設(shè)備，首先表面曝氣設(shè)備不需設(shè)立鼓風(fēng)裝置、曝氣裝置及大量通氣管道等，成本從根本上就有所區(qū)別;其次由于表面曝氣設(shè)備結(jié)構(gòu)更為簡(jiǎn)單，安裝和維護(hù)自然也就更為簡(jiǎn)易;再者，表面曝氣設(shè)備的操作也比鼓風(fēng)曝氣設(shè)備簡(jiǎn)易，無(wú)需操作鼓風(fēng)機(jī)等裝置。

5 曝氣在環(huán)境工程水處理中的應(yīng)用分析

具體來(lái)說(shuō)，在環(huán)境工程水處理中，曝氣設(shè)備的實(shí)際應(yīng)用是根據(jù)各種曝氣設(shè)備的優(yōu)勢(shì)、作用方式、作用范圍的不同而有所不同。在現(xiàn)實(shí)生活中，除考慮曝氣設(shè)備本身的各種屬性因素外，選取合適的曝氣設(shè)備還需考慮經(jīng)濟(jì)條件、維護(hù)費(fèi)用等因素。

選取合適的曝氣設(shè)備需關(guān)注曝氣設(shè)備中的曝氣裝置。

曝氣裝置中的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)分為兩類(lèi)：性能和格式。性能可以較為直觀(guān)地反應(yīng)的是曝氣裝置的優(yōu)劣。一個(gè)性能較好的曝氣裝置，不僅能使得操作運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)更為便捷，同時(shí)還會(huì)具備節(jié)能等優(yōu)勢(shì)，能節(jié)約一定的費(fèi)用。格式往往反應(yīng)的是相關(guān)曝氣裝置的格式特征，本質(zhì)上并沒(méi)有優(yōu)劣之分。選用者只需根據(jù)實(shí)際需求來(lái)選擇最適合的即可。

一般來(lái)說(shuō)，關(guān)注曝氣裝置的技術(shù)性能標(biāo)準(zhǔn)，主要特指：關(guān)注曝氣裝置的動(dòng)力效率（EP）;氧氣轉(zhuǎn)移效率（EA）以及充氧性能（EL）。

在充分考慮曝氣設(shè)備的各種因素時(shí)，有時(shí)難免會(huì)產(chǎn)生因素間的沖突。比如說(shuō)為保持氧氣轉(zhuǎn)移效率，有些必須采用一些動(dòng)力效率不高的曝氣裝置，這就無(wú)法避免地產(chǎn)生了些許費(fèi)用浪費(fèi)，經(jīng)濟(jì)因素與性能因素有所沖突。因此，有些時(shí)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(diǎn)，以匹配符合現(xiàn)實(shí)需求的曝氣設(shè)備。

6 結(jié)語(yǔ)

近年來(lái)，我國(guó)在經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的同時(shí)，投入了大量資金來(lái)引進(jìn)國(guó)外相關(guān)的曝氣裝置，一方面，這導(dǎo)致了曝氣設(shè)備整體成本的提升，另一方面，這也不利于整個(gè)曝氣體系的維護(hù)和長(zhǎng)期使用。所以應(yīng)當(dāng)更多地推進(jìn)發(fā)展國(guó)內(nèi)環(huán)境工程水處理的各種技術(shù)，對(duì)國(guó)外先進(jìn)的曝氣裝置有所研究，并致力優(yōu)化國(guó)內(nèi)的各種曝氣裝置、投入使用，提升國(guó)內(nèi)自有曝氣設(shè)備的利用率，強(qiáng)化我國(guó)在環(huán)境保護(hù)領(lǐng)域的競(jìng)爭(zhēng)能力，積極促進(jìn)環(huán)境保護(hù)水處理領(lǐng)域的蓬勃發(fā)展。

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收稿日期：2019-08-07

作者簡(jiǎn)介：楊柳青瑩（1994-），女，漢族，碩士在讀，研究方向?yàn)樗幚矸矫妗?/p>