曝气在环境工程水处理中的应用

张元勇

摘 要：曝气是指将空气中的氧强制向液体中转移的过程。它可以防止池内悬浮体下沉，从而保证池内微生物在有充足溶解氧的条件下，对污水中有机物的氧化分解作用。曝气技术是环境工程水处理中的一种低耗高效的污水处理技术。本研究通过对我国环境污染水处理的几种曝气技术的介绍，探讨了如何选择曝气设备与技术的有关内容。

关键词：环境工程；水处理；曝气设备

前言：随着工业化进程的加快，污染排放量的不断增加，水污染问题日益严重，废水的处理更加受到世界各国的重视，因此保护水资源和防治水污染，是水资源可持续发展必须解决的问题。我国的水污染形势较为严峻，经过多年的治理取得了一定的成绩，但水污染形势仍然不容乐观。污水处理中的曝气设备是随着污水处理技术的深入研究和广泛应用逐渐发展起来的，已日益受到国内外水处理和企业界的高度关注。

1.曝气与污水处理

1.1曝气技术

曝气是指利用充气或机械搅动等方法增大水与气体接触，进行溶氧或散除水中溶解性气体和挥发性物质的过程。水和空气充分接触以交换气态物质和去除水中挥发性物质，或使气体从水中逸出，如去除水的臭味或二氧化碳和硫化氢等有害气体；或使氧气溶入水中，以提高溶解氧浓度，达到除铁、除锰或促进需氧微生物降解有机物的目的。曝气主要应用在以下两个领域：水产养殖曝气和污水处理曝气。

1.2曝气应用于污水处理

我国水资源短缺的问题由来已久，随着社会经济的发展，在工业、农业生产以及人们的日常生活中，用水量和各种污水的排放量逐年增加，污水处理问题已成为了一个十分重要的问题。除此之外，污水的种类越来越多、成分越来越复杂、对出水质量的要求也越来越高等各种客观原因也增加了污水处理的难度。近年来，我国对污水的处理越来越重视，一大批污水处理厂遍布城乡，各种先进的污水处理技术和处理设备不断得到应用，随着污水处理技术工艺的深入发展以及广泛应用，曝气在污水处理中的应用范围也随之得到扩展，在环境保护和水资源再利用方面发挥了重要的作用。曝气设备是现代污水处理中常用的、重要的机械设备，以其明显的技术优势和广泛的适用范围普遍应用于污水处理行业。控制器、浮体以及多组的曝气装置是曝气设备中必不可少的组成部分。污水处理中的曝气，是污水好氧生化处理系统中运转费用最高的工艺环节，在好氧工艺中，曝气主要功能是防止池内悬浮体下沉，加强池内有机物与微生物及溶解氧的接触。对于曝气设备而言，在其应用中，具有超强的耐腐蚀性能，而且没有噪音公害、消耗的能量相对较少、效率较高等优势，在环境工程中得到了广泛的应用。

2.常见曝气设备在污水处理中的应用

2.1射流曝气设备的运用

射流曝气从20世纪40年代开始应用到废水处理中，至今已有60多年的历史。近年来在国内已受到重视并普遍开展了研究工作。在环境工程的工业污水处理中，射流曝气活性污泥工艺的应用相当广泛。射流曝气器属于微气泡曝气器，它通过混合液的高速射流，在喷嘴周围形成负压吸入空气，将鼓风机引入的空气切割粉碎为微气泡，经混合室与水流混合，产生混合流，高速喷射而出。射流曝气作为一种曝气充氧方法，它利用气泡扩散和水力剪切两个作用达到曝气和混合的目的，其处理中曝气的时间较短，而且对空气的氧的利用率较高，并具有较强的充氧动力效率。潜水射流曝气设备的主要构成是自吸深水式潜水射流曝气装置，核心设备是射流器，它由喷嘴、吸气室、喉管及扩散管等部件构成。射流曝气机具有结构紧凑，占地面积小，安装方便的特点，曝气效能高，应用范围广，且系统简单，可靠性高。缺点是射流曝气机喷嘴易堵塞，需要对水、气加压，系统设备机构比较复杂，施工和维护不方便。

2.2 鼓风曝气设备的运用

鼓风曝气设备又称“压缩空气曝气设备”，系统由鼓风机、曝气器和一系列连通的管线组成。利用鼓风机通过风管以及扩散设备向水中增氧，该设备能够使池内液体与空气充分接触。运用鼓风曝气设备进行环境工程中的水处理时，主要通过曝气风机的运用，供应一定的风量，将空气通过一系列管道输送到安装在池底部的曝气器，通过鼓风机运转产生的风量，使空气在经过鼓风机时就会形成尺寸不一的气泡，并在其流动以及上升的过程中，遇到液面时则发生破裂，空气在池内的水流之中快速流动扩散，使水、气、泥有机混合。曝气风机中的风量大，而且具有较强的压力。鼓风曝气设备结构简单，易于操作管理，机械消耗低，操作维护容易实现自动化，但一般需要修建鼓风机房及布设大量鼓风管道，曝气头易堵塞，大型氧化池运行的功率大，气体的利用率较低。

2.3表面曝气设备的运用

在环境工程的污水处理中，表面曝气设备也是应用非常广泛的一种曝气设备。表面曝气设备是运用马达来直观地带起轴流叶轮运转，与此同时通过导管通过导水装置把污水朝周围喷射，喷射的时候会构成一层薄水雾，在空气里会和空气碰触并构成水滴状，水滴在下落时碰击液体表面时出现的乱流和巨量的气体泡会使水里的氧气含量提升。在环境工程的水处理中运用该曝气设备，所需能耗较小，效率较高，而且曝气设备结构简单、管理方便，在曝气过程中无需设置大量的曝气头以及布气管道，集中性较强，能有效降低污水处理的成本投入；但是只使用于规模较小工程。

3.环境工程水污染中曝气设备的优选

3.1曝气设备的性能参数

通常而言，环境工程水处理中，选择曝气设备时主要考虑其规格与效能着两大主体技术直指标，以直观反映曝气设备的规格特点与设备的优劣。例如，判断曝气设备的能效情况时，可将义务氧转移率为主要参考指标，对设备的能效情况进行全面地衡量。此外，动力效率的影响也是很大的，在曝气设备的选用中，若仅仅考虑曝气设备的氧转移率，而不考虑其动力效率，则无法对选用的曝气设备进行全面的经济分析。因此，在选用曝气设备的过程中，要综合考虑曝气设备的各项性能指标，优选合适的曝气设备，在提升效率的同时，提高水处理的经济性。

3.2现实需求与成本

各个曝气装置的特征大有不用，曝气装置的使用途径和运用的范畴也是大不相同，所以要依据现实的需求和企业可以负担的费用来选取曝气装置。在环境工程的水处理中选择曝气设备时，要综合考虑曝气设备的充氧能力、氧转移的效率以及曝气设备的动力效率等性能参数，同时还需结合实际的水处理需求，以及能够承担的成本投入，优选实用性较强的曝气设备。

4.结语

污水处理是环境工程中的重要环节，而曝气是水处理中的关键设备。在我国经济快速进步发展的同时，近几年污水治理体系里的曝气装置部分已经投入了大量的费用引入国外的有关曝气装置。提高曝气设备充氧能力，减少能耗是当前研究新型曝气设备、改善环境的当务之急。在环境工程水处理曝气的应用中，关键在于选择合适且性能较好的曝气设备，综合考虑其规格以及效能等指标，全面提升水处理效率与质量，实现真正节能高效低成本的水处理。

参考文献

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