水处理中曝气设备的研究进展分析

左 燕

瑞好聚合物（苏州）有限公司上海分公司 上海 长宁 200050

正文：

前言：在工业发展的过程中，污染问题变得越发严重，尤其是水污染。水污染的治理主要包括三种方式生物法、物理法、化学法。不同处理方式取得的效果是不同的，其中生化方法操作简单、成本较低，故成为了当前污水治理最直接有 效的方式。曝气设备是污水处理最核心的设备，需予以足够重视。

一、曝气增氧原理

从功能角度对曝气装置分析：曝气装置能够实现水气接触，水中溶氧为生物氧化所需氧气提供支持。其次曝气产生水气混合与大循环。最后曝气使水中固体变成悬浮状态。

废水的处理需要做好曝气装置曝气效率的分析，主要从两点出发分别是氧利用率与氧转移速率。氧利用率就是参照系统运行条件与设备自身情况优化曝气装置布置，合理使用曝气装置提高氧利用率。氧转移速率的提高可以通过增加浓度梯度或提高氧气转移系数。

二、常见曝气设备种类

（一）射流曝气

该设备利用潜水泵产生水量，流经喷嘴变成高速水流。喷嘴周围的负压会让气体与水流充分结合，随后混合的流体快速喷射[1]。此时的水流中夹杂着大量气泡，并且在深水域大面积出现漩涡搅拌，完成曝气。该装置的优势与特点非常明显，首先该装置安装便利，其次这种装置不需要过多的使用空间。除此之外这种设备结构非常紧凑，曝气效果十分突出。并且这种装置应用范围广，系统非常简单，有效性很强[2]。正是因为如上优势，成为了目前最为常见的一种处理装置。当然该装置的缺陷也比较突出，即容易发生堵嘴问题，需要不断加压。所以该装置后期管理与维护难度较大。

（二）表面曝气

这种装置也称为机械搅拌曝气装置。如同字面意思一样，这种装置运用设备自带的轴流式叶轮运转，能够将废水很好的导出，喷出中形成水幕，与空气接触后变成水滴[3]。水滴与水面接触后出现乱流与气泡，增加水内氧气量。此外根据机械设备的不同可以将这种装置分为：高速、低速、卧轴、竖轴。当前污水治理厂最常用的曝气装置就是叶轮、倒伞、喷泉等曝气装置。这些设备都有很好的结构优势与管理简单优势。但这类装置大多只能被用在小型工程，大工程中并不能发挥应有效果。

（三）鼓风曝气

这种装置还有一种称呼叫做压缩空气曝气。这种装置利用鼓风机，通过扩散器与风管向水中注氧。该装置包括三个部分，分别为鼓风机、曝气装置、联通管道。使用中空气会在管道中传入到生化池底部，使用鼓风机完成氧气传送。空气通过曝气装置会产生许多小气泡，这些气泡大小不同、尺寸不同，在流动与上升过程中气泡中氧气被利用并逐渐破裂。该装置的优点体现在：操作比较简便，设备并不复杂，自动化程度较高。当然这种装置的问题也是必须注意的，中大孔扩散设备氧利用率较低；固定微孔曝气设备易堵塞；可变微孔曝气设备膜片易撕裂。仍需不断改良。

三、曝气设备研究进展

（一）国外研究

国外对曝气装备的发展与生产研究比较早，故积累了丰富的经验。国外曝气装备生产系统性、规模性非常突出，大多使用小孔径曝气装置。早在上个世纪国外就已经在应用小孔径曝气装置，随后开始使用大气泡与中气泡设备，包括各种类型比如转型、塑料盆型、固定螺旋。至上个世纪七十年代能源危机时期开始，因全球陷入能源危机问题，小孔微气泡曝气器被研制。当前国外已经有了非常丰富的产品与成熟的生产线，各种各样的规格与装置很好的满足了使用要求，保障了污水治理效果。

对曝气设备来说溶氧效率是最直接的性能检验标准。国外学者Michael对小型曝气机的能耗与溶氧量做了研究，选用了不同长度与浆轮深度的设备，其研究成果成为了浆轮曝气机动力发展的技术来源与动力。近些年国外凭借着长时间的经验积累，获得了更加全面的技术研究。目前发达国家使用最频繁的装置为微风微细曝气器。这种装置为美国AEROMIX公司生产，能够有效减少污水中的各种粒径悬浮物，去除污水中的各种泡沫和浮渣。

（二）国内研究

作为目前国内应用最广泛的方法，好氧曝气方法的问题比较突出。首先好氧曝气成本非常高，其次这种曝气方法能耗很高，最后这种方法效率低下。为了提高充氧效果，通常需要增加气相与液相接触面。参照这一要求，清华大学以微米气泡曝气器——旋流分散器为基础展开了研究。相较于以前的装置，这种装置能够很好的控制气体流量，产生小粒径气泡。这种装置的传质系数非常高，充氧能力非常出众。除此之外这种装置阻力小、曝气耗能低、维护费用低、溶氧效率高、不堵塞。种种优势使得该装置成功得到国家专利证书。此外对于耗能问题，重庆大学展开了深入设计，研发了自吸式自激震荡脉冲射流曝气器。北京化工展开了迷宫螺旋泵性能的优化研究，开发了离式螺旋曝气设备，极大的提升了污水治理能力。

结语：本文以曝气设备原理为着手点，展开了曝气设备类型分析，随后做了国内外最新的曝气设备研究进展。相信在环保力度越来越大的今天，污水治理将会得到人们进一步的关注。为了达成污水治理目标就必须做好曝气装备研究，当前国内外的主要研究目标为提高曝气设备性能，尤其是曝气设备充氧能力。减少能耗是保护环境、治理环境需要重点关注的项目。