污水處理工程是工藝和設(shè)備完美結(jié)合的結(jié)果，二者相輔相成，不可偏廢。在此過程中，設(shè)備需要切實有效的工藝才能發(fā)揮作用;同時，工藝也需要配套的設(shè)備確保工藝實施，達(dá)到處理效果。所以在污水處理行業(yè)，需要不斷更新的并非工藝，而是與工藝相適應(yīng)的高效節(jié)能的水處理設(shè)備。

　　電費(fèi)的不斷上漲，使污水處理廠的運(yùn)行成本增加，因成本過高而不能正常運(yùn)行，出現(xiàn)“建得起，養(yǎng)不起”的現(xiàn)象。此外，在污水處理廠的運(yùn)行能耗中，曝氣系統(tǒng)耗電量約占總耗電量的40%-60%，選擇節(jié)能曝氣方式、研究曝氣系統(tǒng)控制模式，對于衡量曝氣系統(tǒng)對生化處理效果以及指導(dǎo)污水處理廠的節(jié)能運(yùn)行有著重大的意義。

　　一、曝氣原理

　　曝氣是指通過曝氣系統(tǒng)充氧作用，空氣中的氧被強(qiáng)制轉(zhuǎn)移到泥水混合液中的過程，并使混合液處于懸浮狀態(tài)，加強(qiáng)池內(nèi)溶解氧和有機(jī)物、微生物的接觸，在有充足溶解氧的條件下，池內(nèi)微生物對污水中有機(jī)物產(chǎn)生氧化分解作用。

　　曝氣效果主要通過氧的利用率和氧轉(zhuǎn)移速率兩個參數(shù)來反映，同時也是曝氣設(shè)備的性能指標(biāo)。氧利用率就是參照系統(tǒng)運(yùn)行條件與設(shè)備自身情況優(yōu)化曝氣裝置分布，合理使用曝氣裝置提高氧利用率。氧轉(zhuǎn)移速率的提高可以通過增加濃度梯度或提高氧氣轉(zhuǎn)移系數(shù)。

　　二、常見曝氣設(shè)備種類

　　不同環(huán)境的水處理方式不盡相同，所用的曝氣設(shè)備的類型也有所區(qū)別，主要有以下幾種類型。

　　2.1 鼓風(fēng)曝氣

　　該曝氣系統(tǒng)主要是通過鼓風(fēng)機(jī)、空氣輸送管道和曝氣裝置向生化池底部輸送氧氣。空氣從曝氣裝置通過，產(chǎn)生尺寸不同的氣泡，氣泡在上升以及隨水流循環(huán)流動的過程中與混合液接觸并轉(zhuǎn)移其中，最后到達(dá)液面處破裂。曝氣裝置是鼓風(fēng)曝氣系統(tǒng)的重要裝置，根據(jù)產(chǎn)生氣泡大小主要分為：中大氣泡(穿孔管曝氣器)、微氣泡(管式、盤式、橡膠膜片微孔曝氣器)、水力剪切式空氣擴(kuò)散裝置(倒盆擴(kuò)散器、射流曝氣器等)。

　　該曝氣系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)體現(xiàn)在：操作比較簡便，設(shè)備并不復(fù)雜，自動化程度較高。同時也存在較多的問題：中大孔擴(kuò)散設(shè)備氧利用率較低;微孔曝氣設(shè)備易堵塞;曝氣膜片易撕裂。

　　2.2 機(jī)械曝氣

　　機(jī)械曝氣是通過安裝于池面的表面曝氣器向池中混合液充氧。當(dāng)曝氣池的葉輪或渦輪曝氣機(jī)轉(zhuǎn)動時，混合液在以水幕、水滴與空氣接觸過程中完成氧轉(zhuǎn)移，與池中混合液相溶，且隨著混合液上下循環(huán)流動，氣、液接觸界面不斷更新，提高氧的轉(zhuǎn)移速率。機(jī)械曝氣器按傳動軸安裝方向，分為豎軸式(泵型、倒傘型和平板型)和臥軸式(轉(zhuǎn)刷曝氣機(jī)和轉(zhuǎn)碟曝氣機(jī))兩類。

　　機(jī)械曝氣系統(tǒng)相較于鼓風(fēng)曝氣設(shè)備具有明顯的優(yōu)越性：無需建造鼓風(fēng)機(jī)房、需要布設(shè)的管道與曝氣頭也較少、安裝較為簡單、成本的投入也較低;但同樣存在一些需要解決的問題：能耗高、氧利用率低、可調(diào)節(jié)性低且運(yùn)營維護(hù)費(fèi)成本較高。

　　2.3 射流曝氣

　　潛水射流曝氣機(jī)主要由潛污泵、曝氣器和進(jìn)氣管三部分組成，通過潛水泵產(chǎn)生水流，水流經(jīng)過噴嘴加速，形成高速水流，與空氣結(jié)合產(chǎn)生水氣混合流。潛水射流曝氣機(jī)可以使氧氣的吸收率大大提高，且占地面積小，因此被廣泛應(yīng)用于水處理的過程中。射流曝氣器既不是一種氣泡擴(kuò)散裝置，也不是一種機(jī)械曝氣設(shè)備，而是介于這二者之間的一種曝氣設(shè)備，利用氣泡擴(kuò)散和水利剪切這兩個作用達(dá)到曝氣和混合的目的。

　　射流曝氣具有如下優(yōu)點(diǎn)：(1)適應(yīng)性強(qiáng)，造價低，設(shè)備簡單，維修管理方便;(2)較高的氧轉(zhuǎn)移系數(shù)和氧利用率，混合攪拌作用強(qiáng);(3)污泥活性好，基質(zhì)降解常數(shù)較高和沉淀性能好;(4)占地面積小，氣味和噪音小;(5)適用于農(nóng)村生活污水處理。

　　2.4 旋流曝氣器

　　可提升式旋流剪切曝氣器在使用過程中，氣體從底部進(jìn)入，由于氣提作用，氣、水、泥混合液在筒內(nèi)和筒外產(chǎn)生循環(huán)流動，氣液在上升過程中，與筒內(nèi)切割裝置產(chǎn)生多次碰撞、切割，最終形成直徑在2mm左右微小氣泡，氣液充分混合及不斷循環(huán)對流，增強(qiáng)了氧傳遞速率和利用率。

　　旋流曝氣器具有氧利用率高、不結(jié)垢不堵塞、堅固耐用壽命長、運(yùn)行維護(hù)簡單、壓力損失低節(jié)電明顯、污泥量少等諸多優(yōu)點(diǎn)，適用于不同水質(zhì)狀況的污水處理，市政污水和工業(yè)廢水均可采用。

　　三、常用曝氣設(shè)備的比較(見表1)

　　四、曝氣設(shè)備在污水處理的發(fā)展未來

　　4.1 我國現(xiàn)有曝氣技術(shù)存在的問題

　　根據(jù)污水處理運(yùn)營中的經(jīng)驗和對曝氣設(shè)備的研究發(fā)現(xiàn)，在曝氣器使用過程中還存在諸多問題：(1)曝氣孔堵塞、撕裂，充氣不均;(2)轉(zhuǎn)碟、轉(zhuǎn)刷曝氣器的主要部件主軸、軸承、軸承座等質(zhì)量較差，不耐用;(3)配套鼓風(fēng)機(jī)能耗較高，風(fēng)機(jī)和曝氣器不能完美結(jié)合，造成資源浪費(fèi);(4)底部曝氣設(shè)備損壞，更換周期較長，需要停產(chǎn)，成本過高。

　　4.2 曝氣設(shè)備的發(fā)展前景

　　曝氣設(shè)備已成為市政污水和工業(yè)廢水處理工藝的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，也在不斷受到廣泛的關(guān)注，隨著科研工作者的研究和運(yùn)營人員實際運(yùn)行中不斷的革新，對于曝氣設(shè)備的使用參數(shù)和技術(shù)要求日益強(qiáng)化，隨之而來的是曝氣設(shè)備的更新?lián)Q代。新材料膜片曝氣器、可提升混流曝氣器、微納米曝氣器等也在不斷地涌現(xiàn)，對水處理產(chǎn)生極大的促進(jìn)作用。曝氣設(shè)備的發(fā)展前景廣闊，產(chǎn)品的升級發(fā)展順應(yīng)了社會的發(fā)展需求，曝氣設(shè)備的推廣使用過程中應(yīng)注意與實際工作環(huán)境相結(jié)合，使曝氣設(shè)備的作用最大化發(fā)揮。

　　五、總結(jié)

　　隨著在環(huán)保力度不斷加大、形勢日漸嚴(yán)峻的今日，污水處理刻不容緩。對污水處理核心部分“生化處理”起著決定性作用的便是曝氣系統(tǒng)。同時，在國家“節(jié)能減排”號召下，控制污水處理能耗最高的曝氣系統(tǒng)，同樣具有較好的經(jīng)濟(jì)與環(huán)境效益;實際工作中，曝氣設(shè)備的動力效率、充氧能力和氧轉(zhuǎn)移速率等參數(shù)還需要進(jìn)一步研究;在選用曝氣設(shè)備時要根據(jù)進(jìn)水水質(zhì)水量和排放標(biāo)準(zhǔn)，切合實際工作環(huán)境，做出合適的選擇，為我國的環(huán)保事業(yè)貢獻(xiàn)力量。