环境工程水处理中曝气设备的应用

文_李兰田 长治市环境信息中心

1 环境工程水处理与曝气设备的关系

环境工程属于环境科学中一门研究工程技术原理的学科，用于保护自然环境，减少不可再生资源的使用，利用风能、太阳能、潮汐能等清洁能源，防治煤炭燃烧污染物排放，防治工业生产排放的废水等造成的环境污染，改善大气污染，创造清洁、绿色、美丽的生态环境。水处理是环境工程的重要内容之一。

水与我们的生存息息相关，但由于工业的发展，水污染越来越严重。工业废水大量排入江河造成水体污染，无法利用环境自身完成废水净化，所以需要人工干涉进行废水处理。水处理的方式有很多种，本文主要阐述利用曝气设备进行水净化处理的活性污泥法，也是一种微生物处理法，主要是利用微生物分解有机物的方式净化水。

曝气设备被用于生活废水和工业废水的处理中，其优势非常明显，被广泛应用于环境工程的水处理中。曝气设备主要是依托曝气装置，加强水池内气流提高氧气转移速率来达到污水净化的作用，节省曝气资金，提高污水处理效果。

2 曝气设备的原理

曝气是通过一定的方法收集空气，并将空气与含有污水和活性污泥的混合液结合，这样氧气便会随空气一起进入混合液并溶解，供水中的微生物使用。在溶解氧充足的情况下，微生物会对污水中有机物进行氧化分解。曝气的主要作用是提供氧气和防止池中悬浮物下降。向混合液中增加空气获得溶解氧的设备就是曝气设备。

曝气设备其实是一种空气扩散装置，可以通过不同的曝气方法，让空气在污水和活性污泥的混合液中扩散，得到溶解氧。曝气设备是一种新的水处理装置，是对传统水处理的革新。曝气设备内含有曝气类装置，包括控制器、变频调速电机、传送轴等。曝气设备可以被调控，推动配件移动，喷出大量气体至混合液上，加强氧气与混合液的充分混合，供微生物进行呼吸。在喷气过程中，同时达到搅拌、混合的作用，使曝气池中的溶解氧与有机物充分混合，实现分解有机物的目的，从而完成环境工程的水处理。

3 曝气设备的类型与应用

环境工程的水处理涉及深水区、浅水区、工业废水、生活废水，小至河流，大至江海，所有的水处理都可以采用曝气设备。但是不同环境下的水处理方式不尽相同，所用的曝气设备的类型也有所区别，主要有以下几种类型。

3.1 表面曝气设备

表面曝气设备主要是利用马达带动轴承，利用电能产生的推动力，将混合液吸进曝气装置内置导管并向四周喷洒，形成一层水膜，水膜会和空气充分接触。在此过程中，水膜中的溶解氧含量不断增加，以供微生物利用，来分解污水中的有机物。

倒伞型表面曝气机的叶轮结构简单且易于操作，但是相交平板型表面曝光机稍有复杂。倒伞型表面曝光机推动水流的能力强，向混合液中充入的氧气含量高，是一种十分实用且高效的新型污水处理设备，其适用性广，可用于活性污泥法，也可用于河流及氧化池塘的曝气，尤其适宜卡鲁塞尔氧化沟(多条平行氧化沟)曝气。

转刷曝气机由电动机、减速传动装置、转刷主体构成，主要应用于城市污水的处理和大型工厂的工业废水的处理。

转盘曝气机的水平转盘被置于污水之中，在电动机的带动下不断转动切割水体，从而产生对一种污水的推动力。这种推动力像搅拌棒一样，能够不断“搅拌”污水与活性污泥的混合液，使其不断流动，达到与空气接触的目的，将氧气溶于混合液中。此种曝气机主要用于奥贝尔性氧化沟。

转筒曝气机主要用于深水区，通过向水中增氧的方式提高溶解氧含量，是一种新型深水曝气装置。由于其需要在深水区作业，所以设计比较灵巧，在设计过程中充分考虑了深水坏境的恶劣性、和复杂性，所以部件较为简单，方便安装和和后期维护。

表面曝气设备相较于其它曝气设备的优点是：结构简单、操作简单、工作效率高，而且便于维修。表面曝气设备能够适应多种作业环境，有突出的水处理效果，因此被广泛应用于污水和生活用水的处理中。

3.2 水下曝气设备

水下曝气设备体积小、反应时间短、水处理效率较高，因此具有比较高的性价比，经济效益比较显著。这种设备主要作业于占地面积小，但是深度广的区域，这取决于其能够深入水体深处的优点。而且该设备供氧速度快，因此水处理的速度也非常快。水下曝气设备主要有潜水射流曝气机、沉水式曝气设备和深井曝气设备。

潜水射流曝气机主要由潜污泵、曝气器和进气管三部分组成，通过潜水泵产生水流，水流经过喷嘴加速，形成高速水流，与空气结合产生水气混合流。潜水射流曝气机可以使氧气的吸收率大大提高。而且占地面积小，因此被广泛应用与水处理的过程中。

沉水式曝气设备可以通过马达驱动叶轮产生离心力，导致叶轮周围的压强小于大气压，为了保持压强平衡，水流会被压进混气室。与此同时，叶轮也会吸入空气，使空气中的氧气与污水混合，净化后的水又会经由离心力高速排出。

深井曝气设备是利用深井作为曝气池来进行曝气处理，工业废水与活性污泥在井上部与空气充分混合，然后流入井底，再反流回深井顶部，进行泥水分离。

水下曝气设备由于在水下进行，因此会产生不少污物沉淀，会有不少的污染物排出，因此最好借助排污设备提高水处理的效果。水下曝气设备对技术的要求也比较高，需要不断提升技术，保证技术层面管理。

3.3 鼓风曝气设备

鼓风曝气是利用曝气装置向混合液中鼓风，利用风力和其形成的压力将空气压缩进曝气设备的管道，管道的另一端是一个空气扩散装置，被压缩的空气进入曝气设备管道后会变成气泡。气泡本身含有氧气，再通过扩散的方式进入混合液，其所携带的氧气便也随之转移到混合液中，使混合液中的微生物获得溶解氧。

鼓风曝气设备利用了鼓风曝气的方法，主要由鼓风机、曝气装置、管道构成。鼓风曝气设备具有非常广泛的应用。鼓风曝气设备产生的气泡大小不一，不同大小的气泡有不同的应用。微小型气泡使用多孔散气材质，形成的气泡小，与空气接触的面积大，溶解于混合液中的氧气就多。按照接触面积来算，气泡越大，与空气的接触面积越小，混合液中的溶解氧越少。但这并不意味着微小型气泡最好，中型、大型气泡没有存在的意义。相反，气泡越小扩散阻力越大，越容易出现堵塞问题。为了防止堵塞，鼓风曝气之前需要净化空气。另外可以使用其它的散气材质，适当地增加气泡的大小，减少阻力，防止堵塞问题。选用设备时，应根据自己的需要，选用能产生合适大小气泡的鼓风曝气设备，既能防止堵塞又能保证足够的溶解氧。压缩的浮筒式曝气机便是一种非常实用的曝气设备，其使用充气式增氧系统，可以降低水中的有害物质，尤其是对亚硝酸盐，能够大幅度提高水处理的效果，且使用动力非常小，节能高效。

4 结论

随着人民生活水平的不断提高，生活废水也大量增加，致使生态环境受到破坏。工业的快速发展在丰富我们生活的同时也产生了大量的废水污染，在污水治理形势日渐严峻的今日，污水治理刻不容缓。利用曝气设备进行微生物污水处理是非常环保且行之有效的方法，因此必须合理使用曝气设备。我国应该加紧研发动力效率、氧气转移效率、充氧能力更高的曝气产品；而工厂在购买曝气设备时，一定要选择正规厂家生产的产品，仔细核对生产数据，查看其是否符合生产规定，根据自己实际的需要和实际情况选择最合适的曝气设备，为提高我国的经济水平和环境质量贡献力量。