环境工程水处理中曝气的运用探讨

刘思言

（辽宁大学，沈阳 110000）

环境工程原本就是环境科学发展的重要组成机制，在整个生态保护中所起的作用也是无可替代的，其自身对应的就是工农业开发带来的资源消耗问题，不仅可以降低不可再生资源的消耗量，同时也可以让废气的排放量变得更为科学，进而引导大气系统走向良性的循环，优化现实中的水生环境。在这里，环境工程具有极为明显的系统性与综合性特征，是一环套一环的，水资源作为生命资源，在环境工程中的优先地位也是可想而知的。

1 国内水资源开发利用的基本形势

在21世纪，水资源的紧缺似乎已经成为制约国际发展的首要问题，这一危机的形势也蔓延到全球发展的各个角落，而之所以会出现这一问题，主要原因在于生态系统的自我调节进度有所放缓，这也与各种意义上的环境破坏存在十分密切的联系。尽管截止到目前，各个国家都已经针对环境保护这一问题达成了思想上的共识，逐渐把经济建设和环境保护结合到一起。但冰冻三尺绝非一日之寒，过去那毫无节制的开采所带来的负面影响，并不会因为新政策的颁布就全然消失，环境的保护与生态的恢复本身就不是一蹴而就的，必然会在前进的过程中经历各种各样的坎坷，是任重且道远的，甚至从某种角度来讲，水资源紧张的局势不会在短时间内得到明显的缓解。但从污染防控的角度来看却有可能在短时间内看到一定的成效。这里所说的水污染治理主要牵涉到2个基本的层面，首先是从根源入手，对污水的排放予以限制或者是直接禁止。其次就是从净化的层面出发，让那些已经被污染的水资源走向良性的循环，实现二次的开发和利用。

总的来说，国内水污染的形势绝不能用乐观来形容，甚至是一度陷入了极为不明朗的状态中。尽管水污染的治理在近些年来已经有所成效，但从整体的角度来看，仍旧存在很大的进步空间。目前，国内的水污染主要来自2个方面，首先是工业废水，其次是城市污水。很多基层群众都认为工业废水才是根本性的第一污染源，但这并不是绝对的，城市污水所带来的负面影响也绝不能被忽略，甚至自身在总量上也超过了工业废水。而这两者之间的误差也足以说明，很多基层群众的节水观念是相对薄弱的。

2 环境工程水处理的现实意义和价值

2.1 满足资源循环利用的需求

从上文的叙述中可以看出，环境保护本身就可以为工农业文明的延续提供足够的营养空间，污水的治理可以减轻城市和乡村承担的污染压力，从而可以有效地解决资源过度浪费的问题，给当地的生态环境恢复保留足够的喘息余地。也就是说环境工程水的处理对应的就是极为先进的生态文明建设理念，可以最大限度地展现出水资源的利用率和价值，把城市与乡村的发展紧密地结合到一起，让工农业建设与环境真正融合，推动三方进行相互制约，进而构建起完整的绿色生态格局。与此同时值得注意的是现代化的水厂本身就与基础民生存在密切的联系，不仅要输送最为根本的生产性原料，支撑工业企业的建设需求，同时还要兼顾周边的居民。但由于水资源本身就具有不可再生性，所以也承受不了无节制的开发。此时，利用先进的技术和设备，对污水进行筛选和提纯，就可以再次让其发挥出应有的价值。除此之外，环境水的处理还可以提炼出许多寄生虫和有毒物质，这就更进一步免除了污水给周边环境带来的不良影响。

2.2 是可持续发展战略落实的脚踏板

环境工程水在经过处理之后，大多都能够满足商品化和市场化的需求，从而可以在一定程度上缓解水资源紧缺的问题，让再生水渗透到社会发展的各个层面，这样一来，国家也会真正走上可持续发展道路，节约型社会的建设也会变得更加顺利。与此同时值得注意的是污水的生产会随着城市与农村的建设不断累积，而环境水的处理正是最为基本的兜底工作，能够进一步提高基层人民的生活质量，防止水污染的进一步扩散，维护区域生态系统的稳定性和安全性。总的来说，环境工程水处理的目标是极为鲜明的。工业污水和生活污水本身就是造成水污染的主要元凶，不仅携带着难以计量的病原体、有害微生物，同时数量也是极为庞大的。此时，应用环境工程水的处理机制，就可以大大降低病原体和污染物的含量，进而让污水真正达到国家所准许的排放标准。一般情况下，环境工程水的处理牵连到物理手段、化学手段和生物手段这3个层次，物理手段对应的是过滤，化学手段对应的是化学反应，生物手段对应的是微生物种群[1]。

2.3 具有鲜明的环境工程特色

一般情况下，污水的处理主要包括3个层面，首先就是参考物理手段，直接提炼出水中的寄生虫，或者是那些难以被溶解的污染物。其次就是参考不同的生物手段，让水中的有机物顺利地被降解。最后就是结合化学的手段，对水中的化学物质进行分解和提炼。以上这些手段本身就代表着环境工程发展的巅峰，可以进一步加快城市与农村的发展脚步[2]。除此之外，水处理工作本身就可以从多个维度出发，构建起全方位的污水治理格局，所以也能够鲜明地体现出城市发展的等级和层次。

3 曝气在环境工程水处理中应用的基本原理

3.1 气体转移原理

通常意义上所说的曝气技术，本质上对应的就是气液传质这一核心基础，参考的就是气体吸收的一系列流程。从双模理论的角度来看，人们日常所吸入的空气内，本身就含有大量的氧分子，而这些氧分子在曝气过程的影响下，会实现气相到液相的转换。在这里，气体的分子要穿透层流的气膜及液膜，也就是通常意义上所说的“双膜”，气膜的气体分压梯度及液膜中的分子浓度梯度，都会给分子的移动注入全新的动力和活力，与此同时，双膜界面也会给分子带来明显的阻力。而氧分子接受的阻力，大部分都来自液膜。

3.2 设备作用的核心机制

当污水正式进入到处理阶段之后，工作人员要先培养好氧菌，然后再把氧气和污水充分结合到一起，进而提高污水的整体含氧量。在这里，氧细菌的生存率必须要维持在特定的水平线上，这样才可以发挥出更为良好的分解与划归作用，以氧细菌为起点的生物分解，可以让水中的污染物被精准地提炼出来，由此来实现水质的净化。这样一来，微生物种群的生存就会获得足够的喘息空间，当微生物得以存续之后，就会进一步降解污水中的污染物。以上这些工作的完成，都离不开曝气设备的制作[3]。

曝气设备制作的流程并不是十分复杂的，其自身的操作也极为便捷，并没有对技术人员提出过于严格的要求，所以可以灵活地适应不同的污水处理厂。除此之外值得注意的是利用曝气设备向水中注入氧气，也可以稳定污水内部的含氧量，保证氧细菌能够均衡地覆盖在微生物表面。曝气设备的运行并不会产生过于明显的声音，所以也不会给人居环境带来负面的影响，更不会给水体带来不必要的破坏，十分符合环境友好型社会建设的需求与目标。另外，曝气设备的运行还可以提高污水的溶解率，这样一来，微生物种群的生存周期就会被明显延长。但不可否认的是国内所开发的曝气设备并不具有智能的属性，所以在投入使用之后，也需要依赖人力资源。工作人员要提前设置好设备的参数和运行程序，充分地参考污水体积，水中的氧气体积，由此来提高设备运行的稳定性和可靠性。

4 环境工程水处理中常见的曝气设备

4.1 潜水射流曝气设备

潜水射流曝气设备装置的应用具有一定的针对性，大多都集中在一些面积较大的水域上，可以直接在特定的水域内生成旋涡，然后展开一系列的搅拌，接着生成曝气，这样一来，污水净化的效果就已经达到了[3]。这一装置的构造对应的就是自吸深水式潜水射流曝气装置，而这一装置又由扩散装置、进气装置等结构组合而成。总的来说，潜水射流曝气设备可以直接利用水流这一自然条件，来凸显出空气灌输的强度，那些流动的水会直接对应喷嘴装置，进而传递到混气装置内，而接纳气体的导管又会直接引导空气去接触混气装置，当混气装置和流动的水相融合的时候，就会形成规模巨大的气泡和气流，气泡气流又会通过扩散装置均匀地分配到特定的水域上。

4.2 鼓风曝气设备

这一设备的运用范围是最为广泛的，鼓风曝气装置能够把强大的压力和风速充分地结合到一起，然后再同扩散曝气装置和运送装置共同展开活动。这样一来，空气就可以在风力的带动下，强行进入到特定的水域，让水和空气之间的接触变得更为紧密[4]。鼓风曝气设备主要牵涉到空气加压装置、输送管道及扩散装置等结构，通常还会搭配空气净化系统及鼓风机。值得注意的是鼓风机的送风量必须要结合水域内部的氧化反应，作出科学的设置，绝不能盲目地加大送风量，否则有可能产生反的效果。同时，这个运行还要参考特定的混合液固体颗粒，这些混合液固体颗粒必须受到充分的搅拌，而且要在设备运转的过程中保持悬浮的状态，这样可以让气体更为顺利地进入水域。除此之外值得注意的是相对于管道系统的运行来讲，鼓风机的送风压力必须要更大一些，要大于空气扩散装置处原有的净水压。这里所说的空气扩散装置，能够把气体分成不同的气泡，这些气泡的规格和大小都是存在区别的，从而有利于更进一步增大空气和液体接触的表面积，为微生物提供更多的呼吸空间和余地，进而产生更为充分的氧化反应，提高有机物筛选与降解的速度。

4.3 表面曝气设备

表面曝气设备是集中在水域表面的，通常会伴随着一系列的搅拌和旋转活动，目的是让水域内部产生水跃，然后让水体和空气有更为亲密的接触，加速氧气和污水之间的反应进程。一般情况下，表面曝气设备的运用都会与特定的中小型污水厂相结合，从主转轴方向的调整来看，表面曝气设备牵涉到水平轴和立轴这2种类型，水平轴表面曝气设备的使用频率要相对更高。

从曝气器的角度来看，表面曝气设备又牵涉到转刷、转盘和转筒这3种类型，转刷曝气器更适用于一些矩形的池子，可以直接结合减速转动装置和转刷。即便是表面曝气设备已经与氧化沟结合，转刷的叶片也不会停止旋转，而是会让池子内的水向周围扩散，进而与表层的空气产生紧密的联系。在这里，转刷的运动还能让混合液的旋转变得更为流畅，直接停留在氧化沟内，这样一来，氧气的溶解就会变得更加均匀，氧化沟的状态也会更为稳定。就转盘曝气器来讲，其自身大多都会与奥贝尔型氧化沟相结合，同样可以参考动力和减速等多种装置，工作人员需要先在水平轴上安装转盘，这样一来设备就可以对水体施加推动力，进而推动污水的循环流动。这里所说的转盘，在质量上要足够轻巧，而且要具有相对高的硬度，除此之外，还要有效抵御有毒物质的腐蚀，才可以满足水质净化的需求。就转筒曝气器来讲，这一装置的发展期限是相对较短的，一般集中在曝气池的深水区域[5]。

以上这3种设备在运行的过程中都可以展现出自身的优势。就转刷曝气器来讲，明显具有更强的推进力，所以设备充氧能力的调节也会变得更加灵活，能够进一步提高充氧的效率和质量。但不可否认的是也正是由于推进力过强，水运中活性淤泥絮体的问题也时有发生。就转盘曝气器来，其自身并不会对絮体有过于频繁的剪切，已经在很大程度上摒除了传统曝气器的缺陷，可以把搅拌、混合与循环运动等多种程序充分地结合到一起，进而灵活地适应不同的工作环境，让深水曝气的质量变得更加突出。与此同时，转盘曝气器的安装流程并不十分烦琐，因此操作步骤也是相对简便的。总的来说，表面曝气设备的结构更为简练，并不会对安装环境提出过多的要求，能够满足工业废水和城市污水的多元化净化需求。

5 环境工程水处理中曝气设备的应用要点

5.1 充分考虑应用指标

工作人员要认真分析曝气设备在运转中展现出来的效率和状态，做好指标和性能上的记录，进而展开全方位的分析和评估，这样才可以优中选优，尽可能地扬长避短。如果装置本身的效能就极为优良，那么工作人员就可以肯定其持续运转的可能性，进而降低未来的成本投资。

5.2 设定操作系数和程序

工作人员要结合现有的硬件和软件设施，预先设定好环境水处理的曝气系数，同时还要参考Matlab软件，从而加速系数处理和设定的流程。在这里，工作人员要向平台输入内部的质量，然后让仪器获取数值，简化工作处理的流程和机制。一般情况下，Excel就是最为常见的系数设定和处理软件能够直接与环境水的处理工作相结合，工作人员要掌握Excel的运作流程和技术，然后再把系数用更为直观的形式展现出来[6]。

5.3 突出性能的测试与检验

当设定好设备的系数之后，工作人员就要针对这些工具展开性能上的检验，要参考专业的数学公式，先计算出曝气设备的综合性能，作为最终实验结果的参考和依据。具体来讲，曝气设备的技术检验标准牵涉到2个类型，首先就是性能，其次就是格式。性能可以直接展示出装置质量的高低，良好的曝气设备不仅可以在质量上拔得头筹，同时还会彰显出节能环保的价值，降低整个工程的投资成本。格式往往可以反映出曝气设备自身的结构，因此从本质上来讲，也并没有质量高低的区别，工作人员只需要结合实际的需求来作出合理的决定。一般情况下，工作人员要把视线的重点放在动力效率、氧气转移效率及充氧性能这3个层面上，在性能测试的时候也要详细地记录这3个板块的数据。

5.4 加大市场需求量

从上文的叙述中可以看出环保水的生产本质上是服务于社会需求的，所以曝气设备的应用也取决于环保水的市场空间，如果环保水的需求量持续下降，那么企业也不会在投资的时候放开手脚，反而会因为担心接不到订单而放弃技术的更新。如果企业的消极态度蔓延到整个行业，那么环保水也最终会淡出市场。对此，必须要进一步加大对环保水处理的宣传力度，政府要带头教育，出台积极的财政政策，吸引更多的企业和基层工作者加入这一行业，最终反哺曝气设备的开发，让曝气设备有更多的用武之地，拓展自身的盈利空间。

5.5 灵活控制水污染

曝气设备的应用针对的是那些已经存在问题的水资源，这些水资源大部分都受到了工农业活动的影响和干扰。如果只是采取补足的措施，必然无法真正从源头处解决问题。因此，曝气设备的使用必须要配合现代化的水污染防治措施和机制，环保部门要让水污染处理的标准变得更为完善，要积极引导行业，提高准入门槛，为企业的污水排放和处理设立信用名单，督促水厂约束自身的行为。

6 结束语

综上所述，推动曝气在环境工程水处理中的应用本身就是符合生态环保理念内核的举动，所以值得在未来获得更为广泛的关注和重视，由此来为水环境增添安全锁。本文通过潜水射流曝气设备、鼓风曝气设备、表面曝气设备这几个角度，论述了曝气设备应用的要点，并从指标监测、性能测试、市场拓展和水污染防控等角度出发，分析了曝气设备的实践路径，具有理论上的合理性与实践上的可行性。