環(huán)境工程水處理中曝氣的運用探討

劉思言

（遼寧大學(xué)，沈陽 110000）

環(huán)境工程原本就是環(huán)境科學(xué)發(fā)展的重要組成機制，在整個生態(tài)保護(hù)中所起的作用也是無可替代的，其自身對應(yīng)的就是工農(nóng)業(yè)開發(fā)帶來的資源消耗問題，不僅可以降低不可再生資源的消耗量，同時也可以讓廢氣的排放量變得更為科學(xué)，進(jìn)而引導(dǎo)大氣系統(tǒng)走向良性的循環(huán)，優(yōu)化現(xiàn)實中的水生環(huán)境。在這里，環(huán)境工程具有極為明顯的系統(tǒng)性與綜合性特征，是一環(huán)套一環(huán)的，水資源作為生命資源，在環(huán)境工程中的優(yōu)先地位也是可想而知的。

1 國內(nèi)水資源開發(fā)利用的基本形勢

在21世紀(jì)，水資源的緊缺似乎已經(jīng)成為制約國際發(fā)展的首要問題，這一危機的形勢也蔓延到全球發(fā)展的各個角落，而之所以會出現(xiàn)這一問題，主要原因在于生態(tài)系統(tǒng)的自我調(diào)節(jié)進(jìn)度有所放緩，這也與各種意義上的環(huán)境破壞存在十分密切的聯(lián)系。盡管截止到目前，各個國家都已經(jīng)針對環(huán)境保護(hù)這一問題達(dá)成了思想上的共識，逐漸把經(jīng)濟(jì)建設(shè)和環(huán)境保護(hù)結(jié)合到一起。但冰凍三尺絕非一日之寒，過去那毫無節(jié)制的開采所帶來的負(fù)面影響，并不會因為新政策的頒布就全然消失，環(huán)境的保護(hù)與生態(tài)的恢復(fù)本身就不是一蹴而就的，必然會在前進(jìn)的過程中經(jīng)歷各種各樣的坎坷，是任重且道遠(yuǎn)的，甚至從某種角度來講，水資源緊張的局勢不會在短時間內(nèi)得到明顯的緩解。但從污染防控的角度來看卻有可能在短時間內(nèi)看到一定的成效。這里所說的水污染治理主要牽涉到2個基本的層面，首先是從根源入手，對污水的排放予以限制或者是直接禁止。其次就是從凈化的層面出發(fā)，讓那些已經(jīng)被污染的水資源走向良性的循環(huán)，實現(xiàn)二次的開發(fā)和利用。

總的來說，國內(nèi)水污染的形勢絕不能用樂觀來形容，甚至是一度陷入了極為不明朗的狀態(tài)中。盡管水污染的治理在近些年來已經(jīng)有所成效，但從整體的角度來看，仍舊存在很大的進(jìn)步空間。目前，國內(nèi)的水污染主要來自2個方面，首先是工業(yè)廢水，其次是城市污水。很多基層群眾都認(rèn)為工業(yè)廢水才是根本性的第一污染源，但這并不是絕對的，城市污水所帶來的負(fù)面影響也絕不能被忽略，甚至自身在總量上也超過了工業(yè)廢水。而這兩者之間的誤差也足以說明，很多基層群眾的節(jié)水觀念是相對薄弱的。

2 環(huán)境工程水處理的現(xiàn)實意義和價值

2.1 滿足資源循環(huán)利用的需求

從上文的敘述中可以看出，環(huán)境保護(hù)本身就可以為工農(nóng)業(yè)文明的延續(xù)提供足夠的營養(yǎng)空間，污水的治理可以減輕城市和鄉(xiāng)村承擔(dān)的污染壓力，從而可以有效地解決資源過度浪費的問題，給當(dāng)?shù)氐纳鷳B(tài)環(huán)境恢復(fù)保留足夠的喘息余地。也就是說環(huán)境工程水的處理對應(yīng)的就是極為先進(jìn)的生態(tài)文明建設(shè)理念，可以最大限度地展現(xiàn)出水資源的利用率和價值，把城市與鄉(xiāng)村的發(fā)展緊密地結(jié)合到一起，讓工農(nóng)業(yè)建設(shè)與環(huán)境真正融合，推動三方進(jìn)行相互制約，進(jìn)而構(gòu)建起完整的綠色生態(tài)格局。與此同時值得注意的是現(xiàn)代化的水廠本身就與基礎(chǔ)民生存在密切的聯(lián)系，不僅要輸送最為根本的生產(chǎn)性原料，支撐工業(yè)企業(yè)的建設(shè)需求，同時還要兼顧周邊的居民。但由于水資源本身就具有不可再生性，所以也承受不了無節(jié)制的開發(fā)。此時，利用先進(jìn)的技術(shù)和設(shè)備，對污水進(jìn)行篩選和提純，就可以再次讓其發(fā)揮出應(yīng)有的價值。除此之外，環(huán)境水的處理還可以提煉出許多寄生蟲和有毒物質(zhì)，這就更進(jìn)一步免除了污水給周邊環(huán)境帶來的不良影響。

2.2 是可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略落實的腳踏板

環(huán)境工程水在經(jīng)過處理之后，大多都能夠滿足商品化和市場化的需求，從而可以在一定程度上緩解水資源緊缺的問題，讓再生水滲透到社會發(fā)展的各個層面，這樣一來，國家也會真正走上可持續(xù)發(fā)展道路，節(jié)約型社會的建設(shè)也會變得更加順利。與此同時值得注意的是污水的生產(chǎn)會隨著城市與農(nóng)村的建設(shè)不斷累積，而環(huán)境水的處理正是最為基本的兜底工作，能夠進(jìn)一步提高基層人民的生活質(zhì)量，防止水污染的進(jìn)一步擴散，維護(hù)區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性和安全性?？偟膩碚f，環(huán)境工程水處理的目標(biāo)是極為鮮明的。工業(yè)污水和生活污水本身就是造成水污染的主要元兇，不僅攜帶著難以計量的病原體、有害微生物，同時數(shù)量也是極為龐大的。此時，應(yīng)用環(huán)境工程水的處理機制，就可以大大降低病原體和污染物的含量，進(jìn)而讓污水真正達(dá)到國家所準(zhǔn)許的排放標(biāo)準(zhǔn)。一般情況下，環(huán)境工程水的處理牽連到物理手段、化學(xué)手段和生物手段這3個層次，物理手段對應(yīng)的是過濾，化學(xué)手段對應(yīng)的是化學(xué)反應(yīng)，生物手段對應(yīng)的是微生物種群[1]。

2.3 具有鮮明的環(huán)境工程特色

一般情況下，污水的處理主要包括3個層面，首先就是參考物理手段，直接提煉出水中的寄生蟲，或者是那些難以被溶解的污染物。其次就是參考不同的生物手段，讓水中的有機物順利地被降解。最后就是結(jié)合化學(xué)的手段，對水中的化學(xué)物質(zhì)進(jìn)行分解和提煉。以上這些手段本身就代表著環(huán)境工程發(fā)展的巔峰，可以進(jìn)一步加快城市與農(nóng)村的發(fā)展腳步[2]。除此之外，水處理工作本身就可以從多個維度出發(fā)，構(gòu)建起全方位的污水治理格局，所以也能夠鮮明地體現(xiàn)出城市發(fā)展的等級和層次。

3 曝氣在環(huán)境工程水處理中應(yīng)用的基本原理

3.1 氣體轉(zhuǎn)移原理

通常意義上所說的曝氣技術(shù)，本質(zhì)上對應(yīng)的就是氣液傳質(zhì)這一核心基礎(chǔ)，參考的就是氣體吸收的一系列流程。從雙模理論的角度來看，人們?nèi)粘Ｋ氲目諝鈨?nèi)，本身就含有大量的氧分子，而這些氧分子在曝氣過程的影響下，會實現(xiàn)氣相到液相的轉(zhuǎn)換。在這里，氣體的分子要穿透層流的氣膜及液膜，也就是通常意義上所說的“雙膜”，氣膜的氣體分壓梯度及液膜中的分子濃度梯度，都會給分子的移動注入全新的動力和活力，與此同時，雙膜界面也會給分子帶來明顯的阻力。而氧分子接受的阻力，大部分都來自液膜。

3.2 設(shè)備作用的核心機制

當(dāng)污水正式進(jìn)入到處理階段之后，工作人員要先培養(yǎng)好氧菌，然后再把氧氣和污水充分結(jié)合到一起，進(jìn)而提高污水的整體含氧量。在這里，氧細(xì)菌的生存率必須要維持在特定的水平線上，這樣才可以發(fā)揮出更為良好的分解與劃歸作用，以氧細(xì)菌為起點的生物分解，可以讓水中的污染物被精準(zhǔn)地提煉出來，由此來實現(xiàn)水質(zhì)的凈化。這樣一來，微生物種群的生存就會獲得足夠的喘息空間，當(dāng)微生物得以存續(xù)之后，就會進(jìn)一步降解污水中的污染物。以上這些工作的完成，都離不開曝氣設(shè)備的制作[3]。

曝氣設(shè)備制作的流程并不是十分復(fù)雜的，其自身的操作也極為便捷，并沒有對技術(shù)人員提出過于嚴(yán)格的要求，所以可以靈活地適應(yīng)不同的污水處理廠。除此之外值得注意的是利用曝氣設(shè)備向水中注入氧氣，也可以穩(wěn)定污水內(nèi)部的含氧量，保證氧細(xì)菌能夠均衡地覆蓋在微生物表面。曝氣設(shè)備的運行并不會產(chǎn)生過于明顯的聲音，所以也不會給人居環(huán)境帶來負(fù)面的影響，更不會給水體帶來不必要的破壞，十分符合環(huán)境友好型社會建設(shè)的需求與目標(biāo)。另外，曝氣設(shè)備的運行還可以提高污水的溶解率，這樣一來，微生物種群的生存周期就會被明顯延長。但不可否認(rèn)的是國內(nèi)所開發(fā)的曝氣設(shè)備并不具有智能的屬性，所以在投入使用之后，也需要依賴人力資源。工作人員要提前設(shè)置好設(shè)備的參數(shù)和運行程序，充分地參考污水體積，水中的氧氣體積，由此來提高設(shè)備運行的穩(wěn)定性和可靠性。

4 環(huán)境工程水處理中常見的曝氣設(shè)備

4.1 潛水射流曝氣設(shè)備

潛水射流曝氣設(shè)備裝置的應(yīng)用具有一定的針對性，大多都集中在一些面積較大的水域上，可以直接在特定的水域內(nèi)生成旋渦，然后展開一系列的攪拌，接著生成曝氣，這樣一來，污水凈化的效果就已經(jīng)達(dá)到了[3]。這一裝置的構(gòu)造對應(yīng)的就是自吸深水式潛水射流曝氣裝置，而這一裝置又由擴散裝置、進(jìn)氣裝置等結(jié)構(gòu)組合而成?？偟膩碚f，潛水射流曝氣設(shè)備可以直接利用水流這一自然條件，來凸顯出空氣灌輸?shù)膹姸?，那些流動的水會直接對?yīng)噴嘴裝置，進(jìn)而傳遞到混氣裝置內(nèi)，而接納氣體的導(dǎo)管又會直接引導(dǎo)空氣去接觸混氣裝置，當(dāng)混氣裝置和流動的水相融合的時候，就會形成規(guī)模巨大的氣泡和氣流，氣泡氣流又會通過擴散裝置均勻地分配到特定的水域上。

4.2 鼓風(fēng)曝氣設(shè)備

這一設(shè)備的運用范圍是最為廣泛的，鼓風(fēng)曝氣裝置能夠把強大的壓力和風(fēng)速充分地結(jié)合到一起，然后再同擴散曝氣裝置和運送裝置共同展開活動。這樣一來，空氣就可以在風(fēng)力的帶動下，強行進(jìn)入到特定的水域，讓水和空氣之間的接觸變得更為緊密[4]。鼓風(fēng)曝氣設(shè)備主要牽涉到空氣加壓裝置、輸送管道及擴散裝置等結(jié)構(gòu)，通常還會搭配空氣凈化系統(tǒng)及鼓風(fēng)機。值得注意的是鼓風(fēng)機的送風(fēng)量必須要結(jié)合水域內(nèi)部的氧化反應(yīng)，作出科學(xué)的設(shè)置，絕不能盲目地加大送風(fēng)量，否則有可能產(chǎn)生反的效果。同時，這個運行還要參考特定的混合液固體顆粒，這些混合液固體顆粒必須受到充分的攪拌，而且要在設(shè)備運轉(zhuǎn)的過程中保持懸浮的狀態(tài)，這樣可以讓氣體更為順利地進(jìn)入水域。除此之外值得注意的是相對于管道系統(tǒng)的運行來講，鼓風(fēng)機的送風(fēng)壓力必須要更大一些，要大于空氣擴散裝置處原有的凈水壓。這里所說的空氣擴散裝置，能夠把氣體分成不同的氣泡，這些氣泡的規(guī)格和大小都是存在區(qū)別的，從而有利于更進(jìn)一步增大空氣和液體接觸的表面積，為微生物提供更多的呼吸空間和余地，進(jìn)而產(chǎn)生更為充分的氧化反應(yīng)，提高有機物篩選與降解的速度。

4.3 表面曝氣設(shè)備

表面曝氣設(shè)備是集中在水域表面的，通常會伴隨著一系列的攪拌和旋轉(zhuǎn)活動，目的是讓水域內(nèi)部產(chǎn)生水躍，然后讓水體和空氣有更為親密的接觸，加速氧氣和污水之間的反應(yīng)進(jìn)程。一般情況下，表面曝氣設(shè)備的運用都會與特定的中小型污水廠相結(jié)合，從主轉(zhuǎn)軸方向的調(diào)整來看，表面曝氣設(shè)備牽涉到水平軸和立軸這2種類型，水平軸表面曝氣設(shè)備的使用頻率要相對更高。

從曝氣器的角度來看，表面曝氣設(shè)備又牽涉到轉(zhuǎn)刷、轉(zhuǎn)盤和轉(zhuǎn)筒這3種類型，轉(zhuǎn)刷曝氣器更適用于一些矩形的池子，可以直接結(jié)合減速轉(zhuǎn)動裝置和轉(zhuǎn)刷。即便是表面曝氣設(shè)備已經(jīng)與氧化溝結(jié)合，轉(zhuǎn)刷的葉片也不會停止旋轉(zhuǎn)，而是會讓池子內(nèi)的水向周圍擴散，進(jìn)而與表層的空氣產(chǎn)生緊密的聯(lián)系。在這里，轉(zhuǎn)刷的運動還能讓混合液的旋轉(zhuǎn)變得更為流暢，直接停留在氧化溝內(nèi)，這樣一來，氧氣的溶解就會變得更加均勻，氧化溝的狀態(tài)也會更為穩(wěn)定。就轉(zhuǎn)盤曝氣器來講，其自身大多都會與奧貝爾型氧化溝相結(jié)合，同樣可以參考動力和減速等多種裝置，工作人員需要先在水平軸上安裝轉(zhuǎn)盤，這樣一來設(shè)備就可以對水體施加推動力，進(jìn)而推動污水的循環(huán)流動。這里所說的轉(zhuǎn)盤，在質(zhì)量上要足夠輕巧，而且要具有相對高的硬度，除此之外，還要有效抵御有毒物質(zhì)的腐蝕，才可以滿足水質(zhì)凈化的需求。就轉(zhuǎn)筒曝氣器來講，這一裝置的發(fā)展期限是相對較短的，一般集中在曝氣池的深水區(qū)域[5]。

以上這3種設(shè)備在運行的過程中都可以展現(xiàn)出自身的優(yōu)勢。就轉(zhuǎn)刷曝氣器來講，明顯具有更強的推進(jìn)力，所以設(shè)備充氧能力的調(diào)節(jié)也會變得更加靈活，能夠進(jìn)一步提高充氧的效率和質(zhì)量。但不可否認(rèn)的是也正是由于推進(jìn)力過強，水運中活性淤泥絮體的問題也時有發(fā)生。就轉(zhuǎn)盤曝氣器來，其自身并不會對絮體有過于頻繁的剪切，已經(jīng)在很大程度上摒除了傳統(tǒng)曝氣器的缺陷，可以把攪拌、混合與循環(huán)運動等多種程序充分地結(jié)合到一起，進(jìn)而靈活地適應(yīng)不同的工作環(huán)境，讓深水曝氣的質(zhì)量變得更加突出。與此同時，轉(zhuǎn)盤曝氣器的安裝流程并不十分煩瑣，因此操作步驟也是相對簡便的。總的來說，表面曝氣設(shè)備的結(jié)構(gòu)更為簡練，并不會對安裝環(huán)境提出過多的要求，能夠滿足工業(yè)廢水和城市污水的多元化凈化需求。

5 環(huán)境工程水處理中曝氣設(shè)備的應(yīng)用要點

5.1 充分考慮應(yīng)用指標(biāo)

工作人員要認(rèn)真分析曝氣設(shè)備在運轉(zhuǎn)中展現(xiàn)出來的效率和狀態(tài)，做好指標(biāo)和性能上的記錄，進(jìn)而展開全方位的分析和評估，這樣才可以優(yōu)中選優(yōu)，盡可能地?fù)P長避短。如果裝置本身的效能就極為優(yōu)良，那么工作人員就可以肯定其持續(xù)運轉(zhuǎn)的可能性，進(jìn)而降低未來的成本投資。

5.2 設(shè)定操作系數(shù)和程序

工作人員要結(jié)合現(xiàn)有的硬件和軟件設(shè)施，預(yù)先設(shè)定好環(huán)境水處理的曝氣系數(shù)，同時還要參考Matlab軟件，從而加速系數(shù)處理和設(shè)定的流程。在這里，工作人員要向平臺輸入內(nèi)部的質(zhì)量，然后讓儀器獲取數(shù)值，簡化工作處理的流程和機制。一般情況下，Excel就是最為常見的系數(shù)設(shè)定和處理軟件能夠直接與環(huán)境水的處理工作相結(jié)合，工作人員要掌握Excel的運作流程和技術(shù)，然后再把系數(shù)用更為直觀的形式展現(xiàn)出來[6]。

5.3 突出性能的測試與檢驗

當(dāng)設(shè)定好設(shè)備的系數(shù)之后，工作人員就要針對這些工具展開性能上的檢驗，要參考專業(yè)的數(shù)學(xué)公式，先計算出曝氣設(shè)備的綜合性能，作為最終實驗結(jié)果的參考和依據(jù)。具體來講，曝氣設(shè)備的技術(shù)檢驗標(biāo)準(zhǔn)牽涉到2個類型，首先就是性能，其次就是格式。性能可以直接展示出裝置質(zhì)量的高低，良好的曝氣設(shè)備不僅可以在質(zhì)量上拔得頭籌，同時還會彰顯出節(jié)能環(huán)保的價值，降低整個工程的投資成本。格式往往可以反映出曝氣設(shè)備自身的結(jié)構(gòu)，因此從本質(zhì)上來講，也并沒有質(zhì)量高低的區(qū)別，工作人員只需要結(jié)合實際的需求來作出合理的決定。一般情況下，工作人員要把視線的重點放在動力效率、氧氣轉(zhuǎn)移效率及充氧性能這3個層面上，在性能測試的時候也要詳細(xì)地記錄這3個板塊的數(shù)據(jù)。

5.4 加大市場需求量

從上文的敘述中可以看出環(huán)保水的生產(chǎn)本質(zhì)上是服務(wù)于社會需求的，所以曝氣設(shè)備的應(yīng)用也取決于環(huán)保水的市場空間，如果環(huán)保水的需求量持續(xù)下降，那么企業(yè)也不會在投資的時候放開手腳，反而會因為擔(dān)心接不到訂單而放棄技術(shù)的更新。如果企業(yè)的消極態(tài)度蔓延到整個行業(yè)，那么環(huán)保水也最終會淡出市場。對此，必須要進(jìn)一步加大對環(huán)保水處理的宣傳力度，政府要帶頭教育，出臺積極的財政政策，吸引更多的企業(yè)和基層工作者加入這一行業(yè)，最終反哺曝氣設(shè)備的開發(fā)，讓曝氣設(shè)備有更多的用武之地，拓展自身的盈利空間。

5.5 靈活控制水污染

曝氣設(shè)備的應(yīng)用針對的是那些已經(jīng)存在問題的水資源，這些水資源大部分都受到了工農(nóng)業(yè)活動的影響和干擾。如果只是采取補足的措施，必然無法真正從源頭處解決問題。因此，曝氣設(shè)備的使用必須要配合現(xiàn)代化的水污染防治措施和機制，環(huán)保部門要讓水污染處理的標(biāo)準(zhǔn)變得更為完善，要積極引導(dǎo)行業(yè)，提高準(zhǔn)入門檻，為企業(yè)的污水排放和處理設(shè)立信用名單，督促水廠約束自身的行為。

6 結(jié)束語

綜上所述，推動曝氣在環(huán)境工程水處理中的應(yīng)用本身就是符合生態(tài)環(huán)保理念內(nèi)核的舉動，所以值得在未來獲得更為廣泛的關(guān)注和重視，由此來為水環(huán)境增添安全鎖。本文通過潛水射流曝氣設(shè)備、鼓風(fēng)曝氣設(shè)備、表面曝氣設(shè)備這幾個角度，論述了曝氣設(shè)備應(yīng)用的要點，并從指標(biāo)監(jiān)測、性能測試、市場拓展和水污染防控等角度出發(fā)，分析了曝氣設(shè)備的實踐路徑，具有理論上的合理性與實踐上的可行性。