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摘要：污水好氧生物处理的过程中，供氧技术的合理应用非常重要，是增强污水好氧生物处理效果的基础保障，只有确保供氧效果符合要求，才能预防出现污水处理不彻底、不合格的问题。基于此本文研究污水好氧生物处理过程中供氧技术的应用原理，提出几点技术应用建议，旨在为促使污水好氧生物处理效果的提升与增强提供帮助。

关键词：污水;好氧生物处理;供氧技术

1 污水好氧生物处理中供氧技术的应用原理

污水好氧生物处理的工艺领域中溶解氧和耗氧微生物的生长存在密切的关联，对出水质量会产生直接影响，甚至会直接决定工艺技术和系统是否可以正常运行，为预防工艺应用问题，19世纪末期阶段出现了活性污泥法，由此供氧技术开始应用在污水好氧处理的工艺中。根据气体和液体接触特点，可以将供氧技术分成曝气类型和无泡类型，其中曝气供氧技术就是气体和液体相互混合接触，需要遵守双膜传递的基本理论，而无泡供氧技术的应用是氧气透过物理膜的膜壁或者是膜壁中存在的微孔，转入水中之后达到气体液体传质的目的，传质的整个过程会受到膜材料的影响出现差异性，目前在无泡供氧技术应用的过程中，主要采用空纤维膜材料，例如：硅橡胶致密膜材料、疏水性微孔膜材料、表面修饰疏水性的微孔膜材料等。

从原理层面而言，曝气类型、无泡类型供氧技术的应用，传质速率，可以表示成为：，在公式中K主要代表着液膜传质系数，其中A代表着气泡或者膜的液体和气体接触面积，V代表着曝气池内部水分的体积，C*代表着曝气池水体的饱和溶解氧数据值，C代表着水内的溶解氧数据值。对于曝气供氧技术中的气体和液体混合接触过程，氧气会通过气膜的部分、液膜的部分，传质的阻力会在两个膜层次内部，在液膜中会有难溶气体的阻力。而无泡供氧技术的应用，使用硅橡胶致密膜材料，会起到一定的富氧作用，在压力差的影响之下，氧会沿着膜的高分子相互之间的间隙扩散，传质方面的阻力很高，整体阻力就是膜阻力、液膜侧阻力的总和。而使用疏水性的微孔膜材料，孔径大约在0.02um-0.2um之间，比氧分子的直径高很多，氧在膜孔内的扩散效果较好，传质的过程不会存在很大的阻力。

通常情况下，氧气从气相转入液相的积累，主要是按照双模理论解释，将气液界面中的气体与液体两层膜物理模型作为基础。在污水好氧生物处理的过程中氧气是一种难溶解的气体，在水中的传递速率如公式：

其中代表着气膜、液膜传质阻力数据值，C*代表着液相内氧的饱和浓度数据值，C代表着液相内氧的浓度数据值，两者之间的差值又代表着氧传质推动力。对于数值的大小，直接展现出供氧技术的应用效果和性能，也可以当作是污水好氧生物处理过程中主要的操作参数。

2 污水好氧生物处理中的供氧技术应用措施

污水好氧生物处理工艺流程中要想确保供氧技术的高效化、高水平应用，就需要根据具体情况筛选最佳的技术措施，从根本层面提升供氧技术的应用效果和水平。主要技术措施为：

2.1 无泡（膜）供氧技术

近年来在我国膜科学技术快速发展的过程中，污水处理领域已经开始广泛运用高效膜生物反应器技术，而高效膜生物反应器所处理的污泥浓度较高，传统的泡式供氧技术已经无法满足其应用需求，所以在上个世纪80年代研究开发出新型的供氧技术，能够使得空气或者纯氧在中空纤维膜的管腔内部流动，水分在管腔的外部流动，膜两侧区域会形成氧分压差，使得管腔之内的氧透过膜壁位置或是膜壁中微孔位置扩散，并且进入到管腔外部的液体内，由于液体中没有肉眼可见的气泡，所以又被称作是无泡供氧技术。和传统类型的鼓泡供氧技术相比之下，无泡供氧技术的应用，能够促使曝气效率的提升，尤其是在使用纯氧之后可以确保氧传质系数符合标准，氧利用率甚至能够接近于100%。同时在曝气的环节中不会出现气泡，能够预防供氧期间气泡所带来的问题，避免将水体内部的挥发性有机物带出对环境造成污染。

无泡供氧技术在应用期间，按照气相在中空纤维膜内的流动形式，可以分成死端类型与流通类型两种，根据气相和液相的相对流向差异性，可分成平行流动与横向流动两种。其一，对于流通类型的无泡供氧技术，不仅能够向水内供氧，还能将水体中所排出的二氧化碳气体吹出，但是氧的利用率很低，可能会将水体中有害挥发性有机物带出，再加上膜丝两端处于固定的状态，导致膜污染问题的发生率有所提高;其二，死端类型的无泡供氧技术，所采用的中空纤维膜在水体内部具有半自由漂浮的特点，水流的方向和气流方向处于相同状态，优势就是气体进入纤维腔内部之后会全部被压入水体中，氧利用的效率很高，可以预防水体中有毒挥发性有机物被带出，并且膜丝会随着水流的方向自由浮动，能够降低悬浮物在膜表面附着沉积问题的发生率，预防对膜造成污染;在此过程中为充分发挥无泡供氧技术的作用价值，可采用旋转类型的无泡供氧设备，此类装置主要是在旋转轴上安装中空纤维膜材料，外界动力的影响之下膜的组件会在容器内部处于旋转状态，气相和液相会形成一定角度的横向流运作形式，膜的外表面水力剪切力很高，不仅能够减少膜污染问题的发生率，还能改善传质的速率，设备应用性能较好，不仅可以应用在污水好氧生物处理的领域，能运用在水源水的处理工作中，具有一定的推广应用价值。

2.2 曝气供氧技术

此类技术的应用就是通过专门的设备为气相、液相提供更多的接触界面，确保气相内部的氧可以持续性转入液相内部系统。目前在曝气供氧技术领域中，主要涉及到鼓风类型、机械类型和射流类型、悬挂链类型，不同技术的应用效果和要求不同，应结合技术特点和实际情况科学合理运用到污水好氧生物处理的工艺流程。

2.2.1 机械类型的曝气技术

机械曝气技术主要是通过安装在曝气池内部的叶轮转动，使得液面处于剧烈的搅动状态，将空气带入其中，并且叶轮在转动的过程中水面被不断翻动，快速更新气相和液相接触的界面，使得氧能够在水内持续溶解。污水好氧生物处理的工艺领域中采用机械曝气设备和技术，根据具体的安装位置可以划分成为浸没类型和表面类型两种，表面类型的技术通过膜式供氧工艺处理，浸没类型的技术则采用成泡供氧技术处理，前者是根据转轴安装方向的不同，通过竖向轴装置或是卧轴装置操作，竖向轴装置的应用可以通过叶轮达到能量转换的目的和传递的目的，经常采用的就是泵型叶轮、平板类型叶轮等，而卧轴技术的应用可以利用转刷形式或是转碟形式实现能量结构的转换。

2.2.2 悬挂链转动曝气技术

鼓风曝气技术在应用期间存在维护复杂、维修繁琐的问题，悬浮物浓度较高的情况下很容易出现设备堵塞的现象，机械曝气的效率也会有所降低，动力能源的消耗量高。为有效解决此类问题，上个世纪七十年代德国就研究开发了悬挂链曝气设备和技术，通过在水面上漂浮的浮筒对水下可移动的曝气装置进行牵引，和固定式的曝气设备相比具有诸多优势，其一，固定类型的曝气设备在应用期间，顶部到水面的位置水分处于过饱和充氧的状态，其他区域的水分则是在不饱和充氧的状态，导致氧的利用效率降低，同时在水体中还会产生规律性运动的气泡形成紊流区域，多个紊流区会产生反作用，加快气泡在水内的运动速度，降低气泡的停留时间，并且处理一吨水就要耗费10w的电能。而对于悬挂链移动曝气技术的应用，每处理十吨水只需要耗费3w到5w电能，能源的消耗量很低，当前已经广泛应用在我国的污水处理装置中，可以确保排放水质符合标准[1]。

2.2.3 射流曝气技术

此类技术就是通过射流曝气设备和装置将气流或者是气相液相混合流导入到曝气池的内部，借助气泡扩散的作用力和水力剪切作用，提升液体内的溶解氧含量。目前经常使用的是单喷嘴射流装置设备，由喷嘴部分、吸入式部分、混合管或是喉管部分、扩散管部分等所组合而成，在射流曝气供氧期间具有的优势就是能够提升氧吸收效率和充氧性能，混合的作用力很强，即使污泥的浓度再高也能确保活性，抗负荷冲击的性能良好，结构相对简单，操作具有灵活性的特点，调节具备便利性，能够节省鼓风设备或是机械曝气设备，有着节能环保的优势。

2.2.4 鼓风曝气技术

鼓风曝气技术就是利用扩散设备将压缩空气分散成为气泡，使得气泡中的养分可以快速扩散转入混合液，为活性污泥内的微生物系统供氧。其主要的组成部分就是空气净化设备、鼓风机设备、管路部件、空气扩散器设备、曝气头部件，其中曝气头属于非常关键的部分，作用在于将空气分散转变成为空气泡，提升气相和液相的接触面积，确保空气内的养分可以溶解于水。但是由于鼓风曝气技术在污水好氧生物处理的过程中能源消耗量较高，大约占有70%左右，所以目前我国和西方发达国家都已经开始重点研究开发节能环保的曝气设备和技术，当前国外已经研发出微孔曝气器设备，根据材质可以将其划分成为陶瓷类型、橡胶类型和塑料类型几种，根据外形可以分成钟罩类型、球冠类型、板式类型、盘式类型、管式类型几种，一般情况下微孔曝气器设备多数都是采用工程塑料ABS所制作而成，钟罩类型与板式类型的空气扩散部分多数都是使用陶瓷材料制作，盘式型和球罐类型的设备则使用橡胶膜片制作扩散部分，管式类型的设备多数使用聚合材料进行制作。虽然微孔曝气器设备的形式有所不同，但是不同设备之间的性能参数较为相近，例如，微孔平均孔径在100 um到200 um之间， 在孔隙率分之40到50%之间，服务面积在0.3平方米到0.7平方米之间，氧利用率在20%到25%之间，单盘通气阻力在150 PA到400 PA之间，和中型大型气泡扩散器设备相互对比，微孔曝气器设备的氧气利用效率有所提升，可以节约大约50%的电力能源。

目前在污水好氧生物处理工艺领域中，微孔曝气器设备应用性能会受到材料技术的影响，例如：采用氧化硅材料、氧化铝材料进行高温烧制，制作成多孔陶瓷曝气器设备，其中的布气层结构脆性高、厚度大、表面非常粗糙、空气通道的长度也很大，多数都是尖锐孔道或是粗糙孔道，很容易出现微生物滋生的问题，内部也经常会被空气杂质颗粒堵塞，因此对于空气清洁度提出了严格要求，需要专门配置现代化的空气净化装置，导致应用的成本增加;膜片材料就是用来制作微孔曝气器设备，主要是使用弹性合成橡胶膜片，表面带有自闭微孔，能够预防出现污水液体倒灌的问题，降低运行成本和维护成本，但是设备在应用过程中机械强度很低，随着运行时间的增加也会导致橡胶膜片发生老化的问题，回弹性能受到影响，甚至还会出现撕裂的现象，应用的寿命很短;采用聚乙烯材料技术所制作的管式曝气器设备，具备较高的化学稳定性，耐酸碱性能良好，机械强度满足要求，抗冲击性能也很高，可以承受由于风机设备频繁开启、关闭所形成的水冲击作用力，并且布气层已经进行了专业化的静电处理，具有光滑的特点，不容易出现微生物附着和滋生的问题，由于布气层的厚度小、孔道很短、较为光滑，也不容易被空气内的杂质颗粒堵塞，所以对空气清洁度所提出的要求很低，无需额外配置空气净化器设备，具有运行高效化、节能化的优势，因此在污水好氧生物处理的工艺领域中应重点使用管式曝气器设备，节约能源、增强供氧效果、预防出现成本损失问题，增强整体的供氧技术应用有效性与可靠性，从根本层面提高供氧技术应用水平]。

结语：

综上所述，污水好氧生物处理的过程中采用供氧技术，应准确分析不同技术的应用效果、作用，按照供氧技术应用需求和特点，科学选择不同的技术方式。目前我国的污水好氧生物处理期间主要有无泡供氧技术、曝气供氧技术，而各类技术的应用内容、应用类型、应用特点有所不同，因此应结合污水的浓度情况、供氧技术的应用需求等，科学选择不同的供氧技术方式，确保能够提升供氧效果，降低能源损失，达到预期的技术应用目的。

参考文献

[1] 韦朝海，汝旋，杨兴舟，等. 污水生物处理基于氧调控的节能策略[J]. 化工进展，2018，37（11）：4121-4134.