气体在污水处理中的应用

气体在污水处理中的应用

摘要:气体正在污水处理领域中发挥着越来越大的作用，本文主要介绍了气体在污水处理中消毒、曝气等方面的应用以及目前比较先进的气浮法和微纳米气泡曝气技术。

关键字:气体；污水处理

Gas application in wastewater treatment

Gas is playing a more and more important role in the field of sewage treatment. This article mainly introduced gas sterilization in sewage disposal,the application of aeration, etc and the more advanced air flotation and micro-nano bubble aeration technology.

随着我国城市化进程的加速,污水处理问题已提上议事日程。目前,城镇污水的处理越来越受到重视。一方面是随着城镇规模和城镇污水的数量的不断增大,污染程度也越来越严重。另一方面是人们对环境质量的要求越来越高,美好的环境质量已不仅是城市人追求的目标,也是居民追求的目标。而在污水处理中，气体一直都发挥着很大的作用，下面介绍一下气体的应用。

1．气体在污水处理中用于消毒

目前，氯消毒、二氧化氯消毒以及臭氧消毒是城镇污水处理厂出水消毒中应用最为广泛的常规消毒技术。

1.1液氯

长期以来，液氯作为一种成熟的消毒剂应用已有百年历史，加氯消毒是城镇污水消毒中使用最为普遍的方法，通常生活污水二级出水采用氯消毒时的投药量为 5 mg/L～20mg/L，反应接触时间一般为30～60分钟。液氯的消毒效果是得到人们所公认的，但与此同时，液氯消毒所产生的危害也越来越被人们所认识。随着对氯消毒产生的副产物的分析研究，发现氯与水中某些有机物如腐植酸、富里酸等反应，会产生大量的卤代烷和氯化有机物，使得处理后的污水中各类氯化有机物有不同程度的提高，易造成二次污染。

除此之外，余氯还会对水生生物和鱼类造成一定的毒性影响。研究结果表明，对于不同鱼类，对氯的敏感性也不一样，一般是在0.1～0.001 mg/L之间。通常鱼类比水生无脊椎动物对余氯的耐受力要大一些，一般96 h的半致死浓度是0.1mg/L。余氯对大型水蚤的繁殖影响最为明显，当余氯浓度大于0.005 mg/L时就会对其繁殖造成影响，当余氯浓度达到

0.014 mg/L时就会死亡。

1.2二氧化氯

由于二氧化氯能够有效杀灭细菌繁殖体、细菌芽孢、真菌、病毒、原生动物、藻类和浮游生物等有害微生物，因此在实际应用中表现出了比氯更为理想的效果。和氯相比，ClO2消毒剂具有较稳定的化学性质，消毒效果受水质特性的影响较小。除此之外，二氧化氯还可以去除还原性无机物和部分致色、致臭和致突变的有机物。ClO2，ClO2--和 ClO3--都是在高浓度或者高剂量的情况下才具有毒性作用。在其浓度小于 2mg/L时，无论是对白鼠，还是对人和猴子，均不会构成生理影响。二氧化氯在污水处理工艺中,一方面可用于前期预氧化处理,用来去除铁、锰、藻类;另一方面还可以用于污水排放前的消毒处理,控制排放水中的微生物指标。

1.3臭氧

臭氧(O3)是氧气(O2 )的同素异形体,由3个氧原子构成。在常温常压下为一种淡蓝色具有刺激性气味的不稳定性气体，极易分解成氧气。臭氧具有极强的氧化性，用于杀菌消毒可以达到彻底、永久地消灭物体内部所有微生物，无二次污染。研究指出，O3的消毒作用是瞬时彻底的。与传统的Cl2相比，O3杀菌能力是其600～3000 倍，且投加量少。O3的投加量一般是Cl2所能达到同样效果的投加量的0.6 倍，平均投加量为1mg/L，并能保证一定的剩余浓度0.6mg/L。由于消毒效率高,对各种病毒、细菌均有很强的杀灭能力,还能除味、脱色、改善水质。因此在各个方面都得到了广泛的应用。

2.气体在污水处理中用于曝气

现有的曝气方法主要分为鼓风曝气，机械曝气和水下射流曝气等，

2.1鼓风曝气

鼓风曝气体系由鼓风机、空气过滤器、空气输送管系统和淹没于液体中的扩散器组合而成。鼓风机的作用是提供足够的风量（空气）去满足液体中的微生物作用和化学作用所需要的氧气量，并且能使液体中的悬浮性固体处于悬浮状态。扩散器是鼓风曝气体系最为关键的部分，它的作用是通过本身扩散装置不同的形式将空气分散成不同尺寸的气泡以满足不同的污水处理需要。鼓风曝气是目前国内应用最广的曝气方式，运用在污水处理厂活性污泥、A2O、SBR、MBR等诸多工艺中。

2.2机械曝气

机械曝气机一般是利用装设在曝气池中的叶轮等设备向池中水体混合充氧的装置，是活性污泥法处理系统常用的曝气装置之一。装配在曝气池内的叶轮等机器设备通过不停地转动，使水体产生剧烈地翻动，水体不仅滚动混合充分，而且能使空气中更多的氧溶于其中。国内

目前应用较广的机械曝气方法主要有表面曝气和水下曝气两种。射流式水下曝气便是水下曝气方法中的其中一种。射流曝气机主要由潜水泵、文丘里管、进气管和射流器等装置构成。其工作原理是：潜水泵的高压和文丘里管共同作用将水流高速推进吸气室，空气在大气压的作用下进入呈负压状态的吸气室，然后水流对空气剪切形成很多直径较小的气泡，最后通过射流器喷出，达到对水体充氧的目的。

2.3潜水搅拌曝气

潜水搅拌曝气是目前所有曝气技术中较为先进的一种，它具有曝气和搅拌双重功效，而且能够独立控制。潜水搅拌曝气机在使用中能使气泡和活性污泥充分接触反应，能防止污泥沉淀，改变污泥沉降性能，有效的提高曝气性能，降低能耗。它是生活污水处理工艺上的重要曝气设备。下面主要介绍一下潜水离心式曝气机，其工作原理为：通过电机和叶轮直接传动，利用叶轮旋转产生的离心力排开周围的水流形成低压区自动吸入水流，与此同时会在叶轮的进口处创造真空环境而吸入空气，在混合室中空气与水充分混合均匀形成气水混合物，在离心力的作用下迅速射出。由于水流喷射极快且强度大，有效地迫使水流加速循环，而使得空气被剪切成大量的微小气泡，由于微小气泡上升缓慢且表面积增大使得溶氧量也增大，动力效率提高。

3．气浮法处理污水

气浮法就是将空气通入污水中,并在污水中产生大量的微小气泡作为载体,使废水中微细的疏水性、悬浮颗粒(固态颗粒或液态颗粒)粘附在气泡上,随气泡浮升到水面,形成泡沫层——气、水、颗粒三相混合体,然后用机械方法撇除,从而使污染物得以从污水中分离的一种处理方法。众所周知,疏水性的物质易气浮,而亲水性的物质不易气浮,为了使亲水性的污染物也能气浮除去,需投加浮选(混凝)剂改变污染物表面特性,使某些亲水性物质转变为疏水性物质,然后除去。这种方法气多，且气泡与污水的接触时间可以控制，净化效果高,可针对不同的水质进行调节,适应范围广。因此在污水处理领域取得了广泛应用。

随着气浮理论的不断发展完善,现代气浮理论认为:部分回流加压溶气气浮节约能源,能充分利用浮选(混凝)剂,处理效果优于全加压溶气气浮流程。而回流比为50%时处理效果最佳,所以部分回流(回流比50%)加压溶气气浮工艺是目前国内外最常采用的气浮法。

4．微纳米气泡曝气用于处理污水

人们通常把存在于水里的大小在10到几十微米以上，数百纳米以下混合状态下的气泡称为微纳米气泡。在现有的微纳米气泡的发生技术中，主要通过溶气释气法或剪切空气法来