刘庆伟　李红亮

（河南连通路桥有限公司）

试论曝气技术在城市污水处理的应用

刘庆伟李红亮

（河南连通路桥有限公司）

随着城市化进程的不断加快，城市污水的处理越来越显得迫切。污水的产生是城市建设发展过程中必要的产物，需要进行快速有效的科学治理，方能维护城市经济建设以及现代社会的稳定持续发展环境。由于城市污水污染物成份主要是容易被微生物分解的物质。在城市污水处理工艺技术方案中，采用曝气充氧培养微生物对有机污染物质进行分解，这一基本原理都是相同的。本文主要对城市污水曝气处理技术工艺及其发展相关问题进行了简要分析。

污水处理；曝气技术；工艺

1　引言

曝气是指将空气中的氧使用人为手段强制向液体中转移的过程，曝气的目的是为了能获得足够的溶解氧。另外，曝气还能有防止池内悬浮体的下沉，能达到加强池内有机物和微生物与溶解氧的接触目的，这样就能保证池内微生物具有充足的溶解氧，进而对污水中有机物的氧化进行分解的作用。曝气生物滤池，也称BAF，是在20世纪80年代末90年代初发明的生物膜法污水处理技术，能有效地除去SS、COD、BOD等有害物质，其最大处理值可达到每天几十万吨，且逐步发展为可以脱氮除磷，在欧美国家已经被广泛地运用，具有较强的实用性。

2　曝气技术的重要性

曝气充氧是城市污水处理技术中最重要的手段之一，也是工艺运行的动态控制核心手段。在对城市污水运行处理的时候，其中动力消耗所占的比例约为80%，而曝气充氧能耗也占装置总动力消耗约80%。所以，使用曝气形式，或曝气技术在城市污水处理中，技术方案中是非常重要的。

3　曝气技术分类

3.1传统的曝气技术分类

是按照设备性质来区分的，一般可分为三类：①表面曝气，这类技术主要采用的机械运动的方式，机械的作用能使水体表面不断更新后再与空气接触。表面曝气又分：叶轮表面曝气、转刷（盘）表面曝气。②射流自吸，曝气时主要是利用水体的射流作用来吸入空气。③鼓风曝气，这种曝气指的是风机鼓风时经曝气器扩散后向水体中输入空气（或纯氧）。

3.2流体运动性质的分类

曝气技术的实际工作原理就是使气相中的氧向液相中转移。传统分类方法不能很好的反映出曝气技术的实际问题。促使气相中的氧转移为液相中的溶解氧，主要是通过流体运动形成气液接触界面来完成的。因此，按流体运动性质分类则比较容易反映出曝气技术的实质问题。如果按流体运动性质来分类的话，可以将其分为液相流体主动运动型叶轮和转刷（盘）表面曝气、气相流体主动运动型鼓风曝气两种基本形式。

（1）液相流体主动运动型叶轮和转刷（盘）表面曝气是采用制造液相流体的水跃而形成气液接触界面。射流曝气是依靠射流液相流体吸入气相流体而形成气液接触界面，这些均是属于液相流体主动运动型，其技术特点是：当动能作用于重质液相流体运动时，轻质气相流体是被动接触的，此时会在叶轮或者转刷（盘）搅动处及射流口附近产生局部持续的气液接触界面。

（2）气相流体主动运动型的曝气，即鼓风曝气。鼓风曝气是由风机输送气相流体，经过曝气器的扩散后再以升泡运动的形式形成气液接触界面，这就是属于气相流体主动运动型，它的技术特征表现为：动能作用于轻质气相流体运动，重质液相流体是被动接触，由升泡的上升运动，可以产生立体续的气液接触界面。

3.3新的分类必将带来新的认识

分类是科技中的基本问题，先进的分类方法必将会要带来新的认识，从而有利于促进科学技术的进步，优化技术工艺方案的选择。曝气技术按流体运动性质分类，由分类的区别可以进一步认识下面两个问题：

（1）气相和液相的主动运动与被动接触气相与液相两种流体相混，在选择这两种流体主动运动时，如果技术上没有特殊要求，那就只剩一个动能作用的对象问题。一类是制造水跃（重质液相主动运动，轻质气相是被动接触），另一类是制造升泡（轻质气相主动运动，重质液相是被动接触）。由于液相流体与气相流体两者质量相差比较大，其机械运动损耗的差异就显得比较明显了。

（2）气液接触界面的局部连续与立体连续在曝气技术中，液相流体主动运动类型有三种基本形式。分别为叶轮搅动曝气池水体表面、转刷或转盘转动处产生水跃及射流流出。由曝气池的立体性质看，上述三种液相流体主动运动所形成的气液接触面，都具有一个共同的特征就是“局部连续”；即仅只在被搅动的水体表面或射流口附近产生气液接触界面。而气相流体主动运动则不同，空气由曝气池池底在重力推动下以升泡形式向上作运动，升泡在上升的过程中不断的与水体产生接触，因此其形成的气液接触界面就是“立体连续”。

4　鼓风曝气是曝气技术的发展新趋势

目前，关于城市污水处理工艺技术要求越来越高，因为随着人口的增加，资源的减少，人们的环保生态意识越来越强。越来越多的建筑工程技术人员认识到了鼓风曝气技术的优越性。鼓风曝气技术具有动能消耗合理、充氧效率高等优点，现在，鼓风曝气技术在城市污水处理技术中已经被广泛的应用。

4.1鼓风曝气技术和曝气器原理

其核心是终端设备鼓风曝气技术的终端。它最关键的设备是气流扩散装置——曝气器。其工作原理是：鼓风机经过管道鼓入曝气池的气相流体，最终由曝气器对气流进行扩散，然后再产生氧传递作用的气液接触界面。曝气器决定着曝气充氧的效率、曝气运行可靠程度的长短、氧传递的均衡性、氧供给的稳定性，其实就是说曝气技术的性能如何，则完全取决于曝气终端设备（曝气器）的功能与作用。

4.2微孔曝气器

微孔曝气器是采用微孔孔性定势的方法使气流充分扩散。由于微孔曝气器在清水条件中检测可以表现出很好的充氧形态与指标，新安装后在污水处理工艺运行初期微孔曝气器的技术性能也会表现较好。

“微孔”阻力大易堵塞，这是由孔性定势改变不了的事物性质。在污水处理的实际工艺运行中，目前还不可能对曝气器的效率进行测定，微孔曝气器在清水条件表现出的效果，在污水条件的长期工艺运行中就不可能有在清水条件下的效果了。根据实地调查，微孔曝气器在长期运行中，存在着孔眼与孔膜堵塞、孔板与孔膜冲坏后出现破坏均衡性的“集中泡涌”情况以及清洗和更换维修不方便等因素。在长期的实际运行中微孔曝气器在污水处理表现的可靠性并不是十分理想。

5　旋混曝气器

旋混曝气器是采用多层螺旋切割的形式进行充氧曝气的装置，当气流进入曝气器时，气流首先通过两道螺旋切割系统后进入下层多层锯齿形曝气头，进行多层切割，使气泡切割成微气泡，这样大大提高了氧的利用率，具有曝气均匀，充氧效率高的特点。旋混曝气器的优势在于其结构简单，安装方便，氧利用率高，性能稳定，气孔不易堵塞，污水不倒灌，环向受力，受力均匀，使用寿命长，安装维修方便，系统价格低廉。通过市场调研发现，旋混曝气器突出表现了效率高、可靠性好、对长期稳定运行有保障的优点，深得市场好评。“大孔排气细泡布气”肯定会成为一项跨世纪的好技术。

[1]张中和.氧气曝气国内外发展概况.上海市政工程，1999：44～51.

[2]焦泽伟.浅谈纯氧曝气水处理.工业水处理，1992：1～5.

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