曝气在环境工程水处理中的应用探讨

摘要：在当代，曝气技术作为一种高能效低损耗且简单易操作的污水处理技术，被广泛应用于我国环境工程水处理中。在水污染问题持续难以得到很好解决和水资源日渐短缺的形势下，曝气技术的发展极为迅速，在将来有望成为缓解我国水污染和水资源紧缺的主要技术。本文就曝气在环境工程水处理中的应用展开研究探讨，介绍了几种在我国环境工程水处理中经常使用的曝气技术，解析了在环境工程水处理中曝气技术的应用效果，意在为我国环境工程水处理的研究提供一定的参考。

关键词：环境工程;水处理;曝气技术;曝气设备

中图分类号：X52  文献标识码：A 文章编号：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

在當代，曝气技术作为一种高能效低损耗且简单易操作的污水处理技术，被广泛应用于我国环境工程水处理中。在水污染问题持续难以得到很好解决和水资源日渐短缺的形势下，曝气技术的发展极为迅速，在将来有望成为缓解我国水污染和水资源紧缺的主要技术。

本文就曝气在环境工程水处理中的应用展开研究探讨，介绍了几种在我国环境工程水处理中经常使用的曝气技术，解析了在环境工程水处理中曝气技术的应用效果，意在为我国环境工程水处理的研究提供一定的参考。

1 我国的水资源形势现状

水资源日渐紧缺是全球每一个国家所共同面临的难题，导致水资源日渐紧缺的原因是生态环境系统的自我调节能力降低，归根究底，其实是环境破坏所共同导致的后果。尽管近些年来，环境保护的意识已逐渐深入人心，国家在重视经济发展的同时也重视环境保护与建设，但过往已造成的环境破坏终究非朝夕可弥补，环境保护与建设是漫长而深远的过程。相比于全球水资源日渐紧缺的现状难以扭转，水污染治理的推进相对而言是短期便可有一定成效的。水污染的治理主要从两个方面着手，一方面要从根本上防止水污染，限制或禁止污水排放;另一方面则是从污水的净化着手，净化被污染的水资源以形成一定的水资源循环。

如前所述，我国的水污染形势不容乐观：虽然从近些年意识到保护环境的重要性开始，多年以来，我国始终坚持持续推进水污染治理的建设，也取得了一定的成效，但总体来说，水污染形势仍然极为严峻，需要高度重视。我国水污染的主要污染源为工业废水和城市污水。在大多数人的意识中，工业废水才是水污染的第一污染源，实则不然，城市污水的总量远超于工业废水，这其中除人口数量众多的问题外还有的是人们节水观念有待加强的问题。

2 曝气设备在环境工程水处理中的基本原理

在环境工程水处理中，对于污水进行处理时，曝气设备通过在污水中加强空气的灌输，同时进行翻搅，可促使空气中的氧气在污水中快速流动，一方面这可以为污水中的清洁卫士即有氧呼吸的微生物提供充足的氧气以供“工作”;另一方面也能加强微生物与有机物之间的接触，加快“工作”效率。曝气设备应用于环境工程水处理，不仅可以预防水池中漂浮物体的沉入，还能有效分解和氧化污水里有机物质，达到可观的污水净化效果。

曝气设备在环境工程水处理中的广泛应用不仅仅是因其具备可观的污水净化效果，还有其他的优势所在：第一，曝气设备结构较为简单，有利于相关人员操作与应用;第二，曝气设备的应用不会造成例如声污染、光污染等二次污染。

在环境工程水处理中，曝气设备正式投入使用前，如若能根据所处理污水的相关参数计算出对应的污水净化所需的氧气量，精准地进行氧气投放，就能在满足微生物降解有机污染物氧气需求的同时节约能源。

3 曝气设备的分类与应用

一套完善的曝气装置至少具备一浮体、多组的曝气设备和控制装置。具体来说，浮体之上组装着曝气设备，曝气设备能吸水，并把其朝着至少一个既定的方向进行雾化、喷洒又或是曝气。控制装置控制多组曝气设备。

一般来說，对于应用在环境工程水处理的曝气装置是有一定实用性要求的：对于设备本身，要求构架简易、性能平稳、耐腐坏锈蚀性能较强;对于设备功能，要求翻搅均衡、低耗能、没有噪音和其他危害;对于设备的价格，要求价格较低以便大规模配备。

4 我国环境工程水处理中曝气设备分类

4.1 潜水射流曝气设备

潜水射流曝气装置主要应用于较深及总体面积较大的水域，可通过在相关水域里生成旋涡进行搅拌，形成曝气，最终达到污水净化的效果。潜水射流曝气装置的主要构造是自吸深水式潜水射流曝气装置，自吸深水式潜水射流曝气装置由 WQ 潜水排污装置、扩散装置、进气装置和消音装置有机构成。

潜水射流曝气设备利用水流来加强空气的灌输，在潜水射流曝气设备运转的过程中，流动的水会通过喷嘴装置快速地被输入到混气装置里，同时气体进入的导管指引空气进入到混气装置中并与流动的水相融合形成大量的气泡气流，最终通过扩散装置以极快地速度扩散到水域中。

4.2 鼓风曝气设备

鼓风曝气设备是应用范围较为广泛的曝气设备，其运用兼具相当压力和风速的鼓风曝气装置，结合扩散曝气装置和运送装置共同运转，通过风力把空气强行灌输进水域中，使水域中的水与空气全面接触。

鼓风曝气设备一般主要是由空气加压装置、空气输送管道和空气扩散装置组成。空气净化系统和鼓风机包含在空气加压装置中。鼓风机的送风量不是越大越好、随意指定的，具体需要根据水域中氧化反应所需的氧气量来确定，同时还需满足使混合液固体颗粒保持悬浮状态的搅拌条件。特别是出于为使气体能顺利进入水域的考虑，鼓风机的送风压力需大于管道系统的摩擦损耗和空气扩散装置处的静水压。空气输送管道则是包含输气管等。鼓风曝气设备中至关重要的部分是空气扩散装置，空气扩散装置的作用是将气体分成不同尺寸不同大小的气泡，以增加送入空气与液体接触的表面积，增加了空气与液体接触的表面积，就使得污水中的微生物能更多地接触氧气，更多地进行氧化反应，以提升降解有机物质的效率，进而提升污水净化的效率。为适用不同尺寸的气泡产生需求，空气扩散装置的管道是有多种类型的，可根据不同需要来设立管道。

4.3 表面曝气设备

表面曝气设备，顾名思义，就是利用设备在水域表面搅拌旋转，使水域产生水跃，水体与空气进行接触，促使氧气参与反应的设备。

表面曝气设备被广泛应用于各中小型污水处理厂中。按照主转轴方向的不同，可以把表面曝气设备分为水平轴式与立轴式。普遍使用的水平轴式表面曝气设备，按照曝气器的不同又可分为三类，分别是：转刷曝气器、转盘曝气器和转筒曝气器。转刷曝气器适用于在矩形和圆形曝气池中工作，主要由动力装置、减速转动装置及转刷等部件组成。表面曝气设备在向氧化沟中充氧的同时，转刷叶片也会不断旋转，使得水向四周飞溅，与空气产生接触;同时，转刷的运动还能促进混合液在氧化沟中的流动循环，使得氧气可以均匀地溶解在整个氧化沟中，维持氧化沟整体的均衡状态。转盘曝气器也称为曝气转盘，主要应用于奥贝尔型氧化沟。转盘曝气器主要由动力装置，减速装置、转轴和转盘等部件组成。在水平转轴上安装转盘，设备就能对水体产生切向推动力，进而促使污水的循环流动。对于转盘曝气器中的转盘，通常有一定要求，比如较轻质、高强度和耐腐蚀等，因此常见的是采用玻璃钢压制成型，具有可独立拆装的特性。相对于转刷曝气器和转盘曝气器而言，转筒曝气器是较为新型的曝气器。在向曝气池的深水区域增氧时，传统的曝气器，无论是转刷曝气器还是转盘曝气器，都难以达成一定的成效，但专为此设计的转筒曝气器却不同，它可以卓有成效地胜任这份工作。

总而言之，表面曝气设备的运作原理就是通过马达产生的动力促使轴流叶轮运转的同时，还通过导管装置引导污水向周围喷溅而出，形成薄水雾与空气接触并形成水滴，水滴在落入液面时产生的乱流和气泡可以提升水的含氧量。

在三种曝气器中，转刷曝气器的优势在于具备较强的推进力，借助这一优势，转刷曝气器可巧妙地调节充氧能力，具备可观的充氧效率，但也基于自身较强的推进力容易对水域中的活性污泥絮体;转盘曝气器也具备转刷曝气器推进力方面的优势，且较好的克服了转刷曝气器的缺陷，相对而言较少地对絮体有所剪切;最新型的转筒基本已完全克服传统曝气器的缺陷，且集曝气、搅拌、混合、循环推流等多效功能于一体，能适应多种不同的工作环境，显著提高了深水曝气的成效，安装与维护设备的工作也不会繁琐，反而较为简便。

相对于其他各种的曝气设备，表面曝气设备具有结构简单、易于安装易于操作使用和设备维护方便等优势，因此在环境工程水处理中，无论是工业废水的净化处理，还是城市污水的净化处理，表面曝气设备都广泛地被应用于其中。

就比如相比于鼓风曝气设备，首先表面曝气设备不需设立鼓风装置、曝气装置及大量通气管道等，成本从根本上就有所区别;其次由于表面曝气设备结构更为简单，安装和维护自然也就更为简易;再者，表面曝气设备的操作也比鼓风曝气设备简易，无需操作鼓风机等装置。

5 曝气在环境工程水处理中的应用分析

具体来说，在环境工程水处理中，曝气设备的实际应用是根据各种曝气设备的优势、作用方式、作用范围的不同而有所不同。在现实生活中，除考虑曝气设备本身的各种属性因素外，选取合适的曝气设备还需考虑经济条件、维护费用等因素。

选取合适的曝气设备需关注曝气设备中的曝气装置。

曝气装置中的技术标准分为两类：性能和格式。性能可以较为直观地反应的是曝气装置的优劣。一个性能较好的曝气装置，不仅能使得操作运转时更为便捷，同时还会具备节能等优势，能节约一定的费用。格式往往反应的是相关曝气装置的格式特征，本质上并没有优劣之分。选用者只需根据实际需求来选择最适合的即可。

一般来说，关注曝气装置的技术性能标准，主要特指：关注曝气装置的动力效率（EP）;氧气转移效率（EA）以及充氧性能（EL）。

在充分考虑曝气设备的各种因素时，有时难免会产生因素间的冲突。比如说为保持氧气转移效率，有些必须采用一些动力效率不高的曝气装置，这就无法避免地产生了些许费用浪费，经济因素与性能因素有所冲突。因此，有些时候，选用者要做的事情就是在充分考虑各方面因素的情况下，在因素间冲突尋找最合适的均衡点，以匹配符合现实需求的曝气设备。

6 结语

近年来，我国在经济快速发展的同时，投入了大量资金来引进国外相关的曝气装置，一方面，这导致了曝气设备整体成本的提升，另一方面，这也不利于整个曝气体系的维护和长期使用。所以应当更多地推进发展国内环境工程水处理的各种技术，对国外先进的曝气装置有所研究，并致力优化国内的各种曝气装置、投入使用，提升国内自有曝气设备的利用率，强化我国在环境保护领域的竞争能力，积极促进环境保护水处理领域的蓬勃发展。

参考文献

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[2]黄奕鹏.曝气在环境工程水处理中的应用分析[J].工程技术研究，2017，No.602：94+145.

[3]毕艳辉.环境工程水处理中对曝气设备的应用分析[J].黑龙江科学，2016，v.602：34-35.

收稿日期：2019-08-07

作者简介：杨柳青莹（1994-），女，汉族，硕士在读，研究方向为水处理方面。