曝气增氧技术

一文读懂| 河道、湖库曝气增氧计算及设备选型国内外研究证明，曝气增氧技术是一种快速、高效、简便易行的污染物降解措施，已广泛应用于河湖水环境治理尤其黑臭水体修复的工程实践中。

在工程的前期设计阶段，曝气增氧技术如何选择、河道需氧量如何计算、曝气设备功率/风量如何设计，是首要考虑的问题。

目前关于曝气增氧系统的设计，在污水处理工程领域有相对成熟的设计手册和规程；而在河道、湖泊等地表水体治理领域，却鲜有相关规范或标准对曝气设计作出明确要求。

本文参考行业研究文献，梳理了河湖治理中3种常用的曝气需氧量计算方法及实例，并对设备选型给出了一定的对比阐述和建议。

1曝气增氧的作用曝气技术首要的作用就是迅速增加水体溶解氧（DO）含量。

DO改变，则水中大环境改变。

水体由原来缺氧或厌氧状况逐步转变为好氧状态，好氧微生物得到加持而活力大增，进而促进水体有机污染物、氮素的分解转化。

因此，曝气增氧的第二个作用就是可间接降低水中化学需氧量（COD）、氨氮（NH3-N）、总氮（TN）等污染物浓度。

其三，充入的DO可氧化有机物厌氧降解时产生的硫化氢（H2S）、甲硫醇及FeS等致黑致臭物质，有效改善水体的黑臭状况。

研究表明，随着曝气的进行，H2S存在时间从超过40天可减少到不超过20天。

此外，向水体增氧的过程，也在一定程度增加了水体自身的紊动性，产生了“流水不腐”的功效，进一步促进了水体和氧气的混合、传递，加速水质净化。

2需氧量计算总体来讲，水体需氧量=水体耗氧+底泥耗氧-大气复氧-植物光合作用产氧。

实际中，水体需氧量计算需综合考虑多方面因素，主要包括水体类型（静止水体/流动水体）、现状水质、主要污染物、目标水质等。

目前国内多数研究中，习惯将需氧量计算模型分为三种形式：1 | 箱式模型对于小型静止水体，如公园或小区内的景观湖、池塘、断头浜、滞留型河道等，由于其面积较小，水深较浅，且外界输入污染负荷相对不高，一般可采用基于一级反应动力学方程的箱式模型：式中，O为水体需氧量，g；V为水体体积，m3；t为充氧时间，d；C为水体的溶解氧浓度，mg/L；L0为水体初始BOD5浓度，mg/L；K1为BOD5生化反应速率常数，/d；Cs为水体的饱和溶解氧，mg/L；K2为水体复氧速率常数，/d；Cm为维护水体好氧微生物生命活动的最低溶解氧浓度，一般取2~3mg/L；值得注意的是，该模型仅考虑了有机物生化降解和大气复氧作用。

清水曝气充氧实验报告实验一曝气设备清水充氧实验实验一曝气设备清水充氧实验曝气是活性污泥系统的一个重要环节。

它的作用是向池内充氧，保证微生物生化作用所需之氧，同时保持池内微生物、有机物、溶解氧，即泥、水、气三者的充分混合，为微生物降解创造有利条件。

因此了解掌握曝气设备充氧性能，不同污水充氧修正系数α、β值及其测定方法，不仅对工程设计人员、而且对污水处理厂运行和管理人员也至关重要。

此外，二级生物处理厂中，曝气充氧电耗占全厂动力消耗的60-70%，因此高效省能型曝气设备的研制是当前污水生物处理技术领域面临的一个重要课题。

因此本实验是水处理实验中的一个重要项目，一般列为必开实验。

一、目的1、加深理解曝气充氧的机理及影响因素2、了解掌握曝气设备清水充氧性能测定的方法。

3、测定几种不同形式的曝气设备氧的总转移系数KLas，氧利用率η%,动力效率E等，并进行比较二、原理曝气是人为的通过一些设备加速向水中传递氧的过程，常用的曝气设备分为机械曝气与鼓风曝气两大类，无论哪一种曝气设备。

其充氧过程均属传质过程，氧传递机理为双膜理论，如图3所示在氧传递过程中，阻力主要来自液膜，氧传递基本方程式为:dc?KLa(Cs?C) dt式中:dcdtmg/L?min;Cs?C――氧传质推动力，mg/LCs——液膜处饱和溶解氧浓度，C——液相主体中溶解氧浓度，KLa?DL?AYL?WKLa——氧总转移系数，1/min; DL——液膜中氧分子扩散系数; YL——液膜厚度; A——气液两相接触面积; W——曝气液体体积;由于液膜厚度YL和液体流态有关，而且实验中无法测定与计算，同样气液接触面积A的大小也无法测定与计算，故用氧总传递系数KLa代替。

将上式积分整理后得曝气设备氧总传递系数KLa计算式。

KLa?式中:KLa——氧总转移系数，1/min; t0、t——曝气时间，min;2?303Cs?C0lgt?t0Cs?CtC0——曝气开始时池内溶解氧浓度，t0,0时，C0,0，mg/L; Cs——曝气池内液体饱和溶解氧值，mg/L;Ct——曝气某一时刻t时，池内液体溶解氧浓度，mg/L。

水产养殖曝气、耕水增氧原理简介曝气增氧设备是近几年兴起的新型水体增氧设备，由罗茨风机（空压机、滑片泵等）、通气总管、支管、接头、软管和曝气管（盘）、支架等组成，是一种新型的立体曝气增氧技术。

曝气管一般为高分子材料制成的微孔管，微孔直径一般在0.01～0.05左右，在水下时由于表面张力的原因，水不会渗入管中，工作时在0.2～0.3MPa压力下将洁净的空气（氧气）从微孔中挤出，在水中生成无数个直径为0.5～2mm的微型气泡，在水中形成雾状螺旋上升，扩散距离约1.5～3m。

该项技术的主要原理一是通过曝气，将水体中藻类产生的氧气通过交换，从水体表面带到池塘底部；二是通过上升气泡，提高空气与水体的接触面积，增加水体溶氧；三是充入气体本身有部分溶解在水中，提高了水体的溶氧量，尤其是在特种养殖中或水深较深的情况下，对下层水体溶氧效果好，使得的溶氧和养分在整个水体中均匀分布，保证水生物健康生长。

有效解决了高密度、工厂化、集约化水产养殖的增氧难题。

曝气设备及增氧工作状态见下2图。

耕水机是从日本引进的一项新型技术，是一种能改善水体生态环境、能耗小、提高养殖产量和质量的新型水产养殖机械。

目前在日本使用较多。

通过促进水体循环，在提高水体溶氧量的同时，有效改善水质，降低有害物质含量，提高浮游生物总量和饵料的利用率。

耕水机的原理是通过机器浆轮翼的旋转，生成扩展到水面的水流，在机器中心形成一种上升的循环水流，这样就可以将水体底部的水引导提升到水面，吸收了氧气和阳光后再潜入水底。

这样可以使水体充分曝晒于紫外线下，增强了紫外线对水体的作用，消除了浮游在水中的绿藻和大肠杆菌等多种菌类，能促进水体中的有益藻类和浮游生物的繁殖生长、这些微生物和剩余饵料等聚集在一起，成长为无害的群体，变成鱼类的食物，形成一种完善的食物链，降低饵料投放量的同时也提高了饵料的利用率。

同样通过水体的循环在水体中实现一种类似开窗换气的效果，使一些低分子化的物质从水体中散发出去，起到水体净化的作用，消除臭味和水泡，降低有害物的含量，使得水质清澈。

河道生态治理技术及养护要求城市河道生态治理常用技术主要有三类：（1）物理方法，如人工曝气、疏挖底泥、配水等，但存在暂时性、不稳定性及治标不治本等缺点；（2）化学方法，通过投加化学药剂等去除水体中污染物。

但化学药剂易造成二次污染，且治理费用较高；（3）生态方法，通过强化自然界的自净能力治理和修复被污染水体。

生态治理基于生态原理，是采用生态工程开展水域（包括水体、岸坡、河床）生态修复的一种可持续的治理方式。

生态治理技术主要是通过创造适宜多种生物生息繁衍的环境，重建并恢复水生生态系统，恢复水体生物多样性，并充分利用生态系统的循环再生、自我修复等特点，实现水生态系统的良性循环。

常用的河道生态治理单项技术主要有：1、生态护岸生态护岸技术主要包括河槽修复和生态型护岸建设两方面。

河槽修复是指对渠道化、硬质化的河槽进行自然化修复，恢复河槽的自然地貌形态和自然断面形态，大多采用如抛石、丁字坝、粗柴沉床等技术。

生态型护岸的类型主要有植被型护岸、石材型护岸（堆石、抛石、框架和石笼）、木材型护岸（沉梢、木栅栏）、纤维型护岸（天然植物纤维垫、人造织物纤维垫）、土工格栅护岸、土壤固化剂护岸、生态混凝土护岸等。

2、曝气增氧缺氧是污染水体较普遍的特征，黑臭型水体尤其如此。

恢复水体耗氧/复氧平衡、提高水体溶解氧含量是水环境治理与水生态恢复的首要目标。

水体增氧有多种方法，如植物光合作用增氧、水力增氧、投加化学药剂增氧和机械曝气增氧等。

其中，机械曝气能快速提高水体溶解氧、氧化水体污染物，还兼具造流、景观、底泥修复和抑藻作用，是水体增氧的主要方法。

河道生态治理常用曝气增氧形式主要有射流式、造流式、叶轮式及转刷式等。

3、生物膜技术生物膜是指微生物（包括细菌、放线菌、真菌及微型藻类和微型动物）附着在固体表面生长后形成的黏泥状薄膜。

生物膜技术即为水体有益微生物生长提供附着载体，提高生物量，使其不易在水中流失，保持其世代连续性；载体表面形成的生物膜，以污水中的有机物为食料加以吸收、同化，因此对水体中污染物具有较强的净化作用。

曝气相关的技术
曝气技术是污水处理过程中的一个重要环节，通过将空气注入污水
底部，使得底部的污泥被氧化分解，达到净化水质的目的。

以下介绍
几种常见的曝气相关的技术。

1. 切向流曝气技术
切向流曝气技术是通过多个切向流式切向管将气体送入底部，并在水
流中形成旋涡，从而增加底部和水体的接触面积，提高气液分离效率。

该技术特点是气液分离效率高、底部污泥悬浮状态好，适用于在规模
较小的MBR和AS工艺中使用。

2. 悬浮生长曝气技术
悬浮生长曝气技术是通过在污水中加入生物载体，将生物固定在载体上，再通过不断注气的方式，使载体上的生物在水中悬浮，提高了生
物的接触面积，增加了高级生物量。

该技术可适用于MBR、AS和
MBR+MBR等污水处理工艺中，适用于较大的规模。

3. 污泥曝气技术
污泥曝气技术是指将曝气器安装在努力器下部，通过自然压力将气体
送入污泥，使其进行好氧发酵，提高有机物降解的速率。

该技术具有
投资和运营成本低、系统效率高等特点，适用于较小的规模。

4. 膜式曝气技术
膜式曝气技术是通过将微孔膜铺设在污水底部，将气体从膜孔中送入
水中，进行曝气，提高曝气效率，而且该技术的曝气器易于维护，可保证高效、安全的运行。

该技术在MBR、AS和MBR+MBR污水处理工艺中应用广泛。

总之，曝气技术是污水处理过程中不可或缺的环节，根据不同的工艺和规模选择合适的曝气技术，可显著提高污水处理的效率，减轻水污染的影响。