摘要：目前，世界上所有现代化水处理工程项目中均有曝气技术的应用。曝气技术是促进水中有机物被微生物有氧分解的一种污水处理技术，它是污水好氧生化处理中的一个重要环节。为了有效解决水污染问题，环境管理部门需要对水处理工作产生足够的重视，对曝气设备进行合理应用。文章根据曝气生物滤池的发展情况，指出了曝气生物滤池目前存在的问题，并提出了未来曝气生物滤池应朝着组合工艺多样化、预处理技术高效化发展。
关键词：曝气；环境工程；水处理；应用
1导言
目前，世界上所有现代化水处理工程项目中均有曝气技术的应用。曝气技术（BAF）是促进水中有机物被微生物有氧分解的一种污水处理技术，它是污水好氧生化处理中的一个重要环节。曝气生物滤池的工作原理是以填料作为载体，在反应器底部进行曝气。当污水流经填料时，充足的营养物质和溶解氧为微生物的生长提供了较好的条件。当微生物富集到一定程度时，能够在填料表面形成生物膜。
2曝气的基本原理
2.1曝气设备工作原理分析
对于曝气设备的工作原理而言，其主要是以在空压机、曝气机、空气动力泵为动力源，在其作用下使空气同水进行充分接触，进而实现将空气中的氧溶解在水中的目标，从而为微生物提供相应的有氧环境，加快污染物降解速度，从而更好的实现净化水质的目标。同时可以将水中无用的气体或者容易挥发的物质放逐至空气中，为此在各类污水处理中得到广泛应用。
2.2常用曝气设备及其性能指标
在污水处理过程中，曝气技术的运用依靠于曝气设备，其运行费用占到污水处理厂运行总费用的60%以上。常见的曝气设备分为鼓风曝气设备、表面曝气设备和水下曝气设备三类。鼓风曝气设备可以通过空气加压设备制造压缩空气，由管道将气体通入曝气池的空气扩散装置中，进而以气泡的形式向水中扩散；表面曝气设备则是通过曝气机在水体表面产生旋转扰动，将水滴或水幕扬起形成水跃，在水体和空气的充分接触过程中增加水中的含氧量；射流曝气则是向水下直接充入或吸入高速高压空气以完成氧气从气相向液相的转移。为了评价曝气设备的充氧能力，我们引入了一些技术指标：标准曝气效率，又称动力效率，是指在20℃、101kPa的条件下，曝气设备每消耗一个单位的轴功率所能够传递的氧气量；氧气利用率，指鼓风设备运行过程中，成功转移到液体中的氧气所占总供氧量的百分比；充氧能力，指单个曝气设备在20℃、101kPa条件下，单位时间所能达到的供氧量，注意将该指标与标准曝气效率相区别；推动容量，主要针对转刷表面曝气设备而言，指其沟内混合液流速达到0.3m/s时，单位有效长度所能推动的水的体积。
3不同因素对BAF处理效果的影响
3.1温度对BAF处理效果的影响
水温能够影响微生物的新陈代谢作用，大多数微生物的代谢活动会随温度升高而增强，温度下降则反之。任何一种微生物都存在着最佳生长温度，适合好氧微生物生存的温度在10~35℃间变化。唐文锋等研究了BAF在不同温度下去除污染物的效果，发现当温度降低时，BAF对COD、NH3-N及浊度的去除率均有所降低。当进水温度在10~14℃时，BAF对3种物质的去除效果较好。2.2气水比对BAF出水水质的影响王俊在pH值为6.76~7.71，温度为18.4~29.7℃，SS浓度为174.7~291.6mg/L的实验条件下，考察了气水比对BAF去除SS效果的影响。结果表明：气水比对BAF去除SS的影响不大，SS的去除率基本稳定在90%以上。张雪等将臭氧氧化与BAF工艺进行组合，研究了不同气水比对石化污水厂二级生化处理出水的处理效果。研究发现：气水比对COD的去除影响不大，其去除率基本稳定在19%~48%间。
3.2溶解氧对BAF出水水质的影响
溶解氧过低时，好氧微生物在氧化分解有机物和氨氮时，效率较低。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆适当增加曝气量，可以提高好氧微生物的活性，提高有机物的分解速率，使出水CODCr浓度降低。但是，过大的曝气量也会对净化污水产生不利影响，增大微生物附着在填料上的难度。
4曝气在环境工程水处理中的应用
4.1表面曝气设备
表面曝气设备，顾名思义就是利用设备在水体表面搅拌旋转产生的水跃，使水体与空气充分接触，促进氧气溶解的设备。表面曝气设备在中小型污水处理厂中应用较为广泛，其按照主转轴的方向可以分为立轴式和水平轴式。对于常用的水平轴式表面曝气设备，按照曝气器的不同又可以分为转刷曝气器、转盘曝气器和转筒曝气器。转刷曝气器可以在矩形和圆形曝气池中工作，其由电动机、减速传动结构和转刷等部件构成。在向氧化沟中充氧的过程中，表面曝气设备通过转刷叶片的不断旋转，使得水滴呈飞溅式切向飞出，与空气混合。同时，转刷还起到推动混合液在氧化沟中循环流动的作用，使得氧的溶解可以在整个氧化沟中均匀进行；转盘曝气器，又称作曝气转盘，主要应用于奥贝尔型氧化沟。该种设备由电动机、减速传统装置、转轴和转盘等部件构成，其将转盘安装在水平转轴上，同样可以对水体产生切向推动力，促进污水和活性污泥混合液循环流动混合。在转盘曝气器中，转盘需要具备轻质、高强度和耐腐蚀性等特性，因此常采用玻璃钢压制成型，其表面有梯形凸块和圆形凹坑，具有可独立拆装的特点；在向曝气池的深水区域增氧时，传统的转刷或转盘曝气器都难以起到很好的效果，而为此设计的新型转筒曝气器则可以很好地胜任工作。
4.2水下曝气设备
水下曝气设备，其最大的特点是置于曝气水体的底层或中层，将空气送入水中来完成水气混合。按照水下供气的方式不同，又可以分为射流式曝气机和潜水式曝气机。常用的自吸式射流曝气机由潜水泵和射流器构成，通过潜水泵工作产生高压水流，再经由射流器喷嘴形成射流，该高速射流可以在混合室内形成负压，将空气通过导管吸入并充分混合，并从射流器喷出（而供气式射流曝气机的空气则是由空气压缩机或鼓风机提供的）。由于喷出的射流具有较高的动能，因此可以使曝气池中的水体形成环流，使得氧气溶解更为均匀；而潜水式曝气机，又称泵式水下曝气机，常作为SBR反应器的配套曝气设备。其叶轮和潜水电机直接相连，叶轮的转动可以使进水区形成极高的流速，其产生的负压同样可以将外部空气由导管吸入，待液气充分混合后由导流孔口增压排出。由于混合液具有较高的流速，同样可以在曝气池内形成循环水流。
4.3鼓风曝气设备的应用
鼓风曝气设备的应用特性，可以依据其产生气泡的性质差异来进行评价。对于用于形成微小气泡的曝气设备，其扩散装置由多孔透气材料构成，如陶粒、氧化铝、尼龙等。该种设备可以产生直径小于0.2mm的微小气泡，在该种气泡的作用下，气液接触面积最大，氧气利用率极高，但也存在着扩散阻力较大、容易堵塞等缺点。为了防止堵塞扩散装置，需要在鼓风前将空气通入净化器中处理净化；用于形成中型气泡的管道由塑料或钢制成，由管道下部两侧开孔以形成气泡。该种装置结构简单且气体流动阻力较小，在大流速条件下（x≥10m/s）不容易形成堵塞，可靠性很高。
结束语
综上所述，曝气技术在现代化水处理技术中有着广泛地应用。依据曝气需求的不同，可以使用不同种类的曝气技术。但总体来讲，充氧能力强、氧气利用率和曝气效率高、推动容量大的曝气设备的可靠性和运作效率更好。未来的BAF应朝着组合工艺多样化、预处理技术高效化发展。此外，我国还应加快研制应用于BAF的新型化、复合化填料。
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论文作者:江玲
论文发表刊物:《电力设备》2017年第23期
论文发表时间:2017/12/6
标签：曝气论文; 设备论文; 射流论文; 微生物论文; 水处理论文; 空气论文; 转盘论文; 《电力设备》2017年第23期论文;