摘要：随着国家的发展和城市的进步，绿色及可持续发展已经成为当前社会发展主要趋势，也成为了一个优秀国家的代名词。污水处理工作对于城市的生活环境来说则显得至关重要。然而，随着人们生活质量的提高，城市中产生的污水量越来越大，污水处理厂的处理量和能耗也就随之变得越来越大。为了使污水处理的工作变得节能而且效果明显，我们研究出了曝气节能技术。在此，我将对城市污水处理厂的曝气节能方法与技术展开探究。
关键词：城市污水；曝气节能；方法与技术
前言：伴随着时代的进步，绿色环保、节能减排、可持续发展已经成为人们越来越离不开的话题。水资源的枯竭也变成了每一个地球人的心病。因此，做好污水的处理工作就变得十分关键。然而，城市污水处理厂的能耗费用却是非常高，秉承着环保的理念，我们将通过对曝气技术的使用来减少其能耗的费用，从而达到节能的目的。
1 曝气系统工作原理
鼓风曝气系统是我国的城市污水处理厂的主要曝气技术，也是一项传统的曝气技术。鼓风曝气系统包括曝气管线、鼓风机以及曝气器等。它的原理主要是：向污水中投入适量的无水硫酸钠，使劲并且均匀地搅拌，使无水硫酸钠和水中溶解的氧气充分反应，然后打开空压机，进行正常曝气。曝气过程中，是通过曝气管道将空气输送到曝气器，使空气在曝气器中形成不同尺寸的气泡，气泡的大小主要由空气扩散装置的形状来决定。
2 影响充氧的因素
2.1 曝气量对曝气器充氧的影响
氧气在水中传播遵循着双膜理论，所谓的双膜理论指的是，在气体和液体相接触的地方存在着液膜和气膜，它们分别以层流状态存在。双膜即气膜和液膜。氧气在水中的扩散主要依靠力穿过这两种膜。在曝气充氧过程中，由于氧气和水的兼容性不好，在氧气由气体形态转化为液体形态的过程中，要冲破液膜的的阻力。为有效增强其推动力，可以通过增加通气量的做法来实现。这样做会使得氧气和液体的接触时间变短，气泡的直径增大，气液接触面就有效的减小了，从而减短了曝气器的充氧时间。
2.2 温度对曝气器充氧的影响
当水的温度增加，液膜的厚度减小，氧气在水中的扩散能力增大。水温的变化也会导致水的物理性质发生变化，温度升高，水的粘滞力变小，使得氧气在水中的流动速度变大，但由于温度的升高，氧气在水中的溶解度也会变小。若水的温度降低，液膜的厚度增加，睡得粘滞力变大，氧气在水中的扩散能力会相对减弱，流动速度也变慢，但其溶解度就会相对提高。
2.3 材质对曝气器充氧的影响
曝气器的材质对其充氧的效率和速率有着非常大的影响。微孔曝气是众多曝气方式的其中一种，以其曝气高效而被广泛应用。然而，微孔曝气的曝气器极易破损和堵塞，常常导致氧气不能在其中顺利的转移。同时，长时间的使用也会导致曝气器出现问题，如破裂、老化等等，因此，操作人员应当及时检查，发现有问题后及时修理或更换。除此之外，曝气器的材质通常还会影响曝气孔的堵塞程度和结垢程度。当然，曝气器的材质的不同在不同程度上影响着曝气器的效率，但材质不同，曝气器的价格也会千差万别。因此，在选择曝气器的材质时，除了要考虑它对曝气器的影响，同时也要考虑它的价格。
3 传统曝气控制技术的方法
传统的曝气控制技术的方法，如鼓风曝气，能有效地处理污水并且有效地降低能源的消耗。曝气管道将空气送到曝气器，空气在通过曝气器是则会形成不同尺寸的气泡，气泡上升到液面后破裂，气泡中的氧气就会转移到污水中。氧气在进入曝气器之前灰被加热，进入曝气器后被降温，放出热量，由气态变为液态，然后从收集管道排出。
气泡的大小决定了鼓风曝气器的种类。释放大气泡的曝气器称为大气泡曝气器，它的特点是空洞大，释放的气泡大；释放中气泡的曝气器称为中气泡曝气器；而释放微小气泡的曝气器称为微气泡曝气器，它则是通过多孔材料来形成微小气泡的。按照孔径的大小，曝气器可以分为大气泡曝气器和微气泡曝气器。氧气在大气泡曝气器中的扩散效率更高，在小气泡曝气器中的扩散效率相对而言就要小一些。但大气泡曝气系统通常设置在曝气区的下面，所以不方便清理，容易造成堵塞。然而小气泡曝气器系统的效率比大气泡曝气器的效率低，所以在曝气器材质的选择和使用时间的要求上，小曝气器的要求就比大曝气器的要求严格。但由于是微小气泡破碎，所需空气量相对较少，所以清洗起来比大气泡曝气器简单，但也需经常更换曝气器里的多孔材料。
在进行曝气试验的时候，要向曝气器中注入一定量的自来水，使自来水灌满曝气池。用专业工具确认水中氧气的含量，将计算好重量的无水硫酸钠投入到自来水中，使劲并且均匀搅拌，使无水硫酸钠与水中的氧气充分反应，并时刻记录水中的氧气和亚硫酸根离子的含量，直到这两种物质在水中的含量为零，这时，就可以开始曝气工作。在曝气过程中，要每隔一定时间更新一次DO值，并时刻记录，曝气的时间长短也非常的重要，因此在曝气过程中要严格控制，过长或过短都会影响结果。等到曝气池中的氧气不再溶解的时候，曝气试验就可以停止了。在整个曝气试验中，充分应用了无水硫酸钠能与溶解在水中的氧气进行反应的化学原理，利用无水硫酸钠来消除溶解在水中的氧气。
4 智能曝气控制技术方法
相比较于传统的曝气节能技术，智能曝气技术才是未来发展的方向。传统的曝气节能技术虽然已经基本上能对污水进行有效的处理并且达到一定的节能要求，但其技术的提高和节能的程度还明显有待于进步，所以，智能曝气技术的出现是顺应时代的进步的。智能曝气技术在处理DO值的过程中属于动态平衡的，氧气从曝气器释放后，遵循双膜理论，会发生很多种化学反应。由于城市中的污水处理厂每天处理的污水量和污水的水质都不一样，所以同样的方法使得水中的微生物降解率也不一样，稳定地控制DO值就显得至关重要。传统的曝气技术并不能满足我们多DO值的平稳控制，曝气技术的智能化就是技术发展的必然结果。智能曝气系统的节能方向也会比传统曝气技术的多，涉及到的科学知识也比传统曝气技术的多。智能化的系统能使我们在操作时更加简单，并且对整个曝气处理过程中出现的需要控制的量实现精准控制，不但能确保节能的效果，还能大大的提高整个处理过程的效率。只能曝气控制方法将会成为一种非常先进的污水处理技术。
5 结语
污水处理厂作为城市基础设施的重要组成部分，它将来的发展是我们努力的非常重要的一个方向。污水处理系统对污水的处理能力和它在节能方面所能做到的最大化都是我们将要探究的方向。传统的曝气控制技术虽然在能源消耗方面有所改善，但智能化的技术必然是我们所需要追求的，也是我们将要进步的方向。在实际生活中，普通群众对于污水的排放，节水的意识，节能减排的行动也是我们每一个人需要反省的。而作为一个科研技术人员，则要从科学的方面对这些问题进行认识，尤其是曝气节能技术作为可持续发展的项目，每一个科研人员更应该引起重视。对曝气节能技术的原理，运行机制和未来的发展方向都要有更为深刻的想法。要注重污水的处理效果，处理成本，能源的消耗，要使污水处理系统的可操作性变强，使中国的污水处理技术处在世界的前沿，给中国人民乃至世界上的所有生物带来福音。
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