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摘要：供氧技术可以分为曝气供氧和无泡供氧两类。对于气液两相混合接触的曝气供氧过程，普遍认为遵循双膜传递理论。而对于无泡供氧过程，其本质是氧气透过物理膜膜壁或膜壁上的微孔，并转入水中的气液传质过程。溶解氧含量是影响污水好氧生物处理效果的一个重要因素。因此，供氧技术一直是污水处理领域研究开发的一个热点。综述了污水好氧生物处理工艺中供氧技术的供氧原理、类型以及改进措施。
关键词：溶解氧含量；污水好氧生物处理；改进措施；发展趋势
1供氧原理
在污水好氧处理工艺中，由于溶解氧与好氧微生物的生长关系密切，对出水水质影响较大，甚至决定着处理工艺能否正常运行，供氧技术可以分为曝气供氧和无泡供氧。两类。对于气液两相混合接触的曝气供氧过程，普遍认为遵循双膜传递理论。而对于无泡供氧过程，其本质是氧气透过物理膜膜壁或膜壁上的微孔，并转入水中的气液传质过程。其传质过程因使用的膜材料的不同而有所差异。目前用于无泡供氧的中空纤维膜主要有硅橡胶致密膜、疏水性微孔膜和表面修饰疏水性微孔膜等。曝气供氧过程，氧气通过假想的气膜和液膜，传质阻力集中在两膜层内，难溶气体阻力则主要来自液膜，1/K=1/K L。对于硅橡胶致密膜，通过膜的富氧作用，在压力差作用下，氧沿膜高分子间隙扩散，传质阻力较大，总阻力为膜阻力和液膜侧阻力之和，即1/K=1/HK m+1/K L；對于疏水性微孔膜，膜孔径为0.02～0.2μm，远大于氧分子直径，氧在膜孔内的扩散类似于气液直接混合时的传质过程，1/K=1/KL。A-气泡（或膜）所提供的两相接触面积，m2；V-曝气池（由膜隔开的水侧）水的体积m3；C*-曝气池水中饱和溶解氧值，mg m3，对于无泡供氧过程C*代表与气相分压成平衡的液相浓度；C-水中溶解氧值mg m-3：t-时间s。
2曝气供氧技术
利用一定形式的设备，为气液两相提供尽可能大的接触界面，使气相中的氧不断地转入到液相中去的系统即为曝气供氧技术。鼓风曝气、机械曝气及射流曝气是3种应用较广泛的曝气供氧技术。
2.1鼓风曝气技术。鼓风曝气技术是将压缩空气通过扩散设备分散成气泡形式，使气泡中的氧迅速扩散转入混合液，供给活性污泥中微生物的系统。它主要由空气净化系统、鼓风机、管路系统和空气扩散器，也就是曝气头组成。曝气头是鼓风曝气系统的关键部件，其作用是将空气分散成空气泡，增大气液接触面，使空气中的氧溶解于水中。由于曝气能耗占整个水处理能耗的60%～80%，
材料技术是影响微孔曝气器结构与性能特点并推动微孔曝气技术进步的重要因素之一。由氧化硅、氧化铝高温烧结制成的多孔陶瓷曝气器，布气层较脆且较厚，表面较为粗糙，空气通道较长，且多为尖锐和粗糙的孔道。因此，其表面容易滋生微生物，内部容易被空气中杂质颗粒所堵塞，所以刚玉曝气器对空气洁净度的要求很高，需配用专门的空气净化设备，增大了投资。膜片式微孔曝气器采用弹性合成橡胶膜片，膜片表面密布可自闭的微孔，可防污液倒灌，减小运行及维修费用。但其机械强度较差，运行时间的增加会造成橡胶膜片的老化，回弹性能降低，引起膜片的撕裂，使用寿命较短。因此，对空气洁净度要求较低，不需要对进入鼓风机的空气进行除尘净化，管式曝气器是一种高效节能微孔曝气器。
2.2机械曝气供氧技术
机械曝气是利用装设在曝气池内叶轮的转动，使液面剧烈搅动状，将空气卷入；同时，叶轮的转动不断地翻动水面，迅速更新气液接触界面，促使氧不断地溶因此国内外均十分重视曝气设备的开发。目前，国内外研发应用的微孔曝气器，按材质可分为陶瓷、橡胶、塑料等；按外形有钟罩形、球冠形、板式、盘式和管式等。机械曝气装置按安装位置分为表面式和浸没式两种类型，表面式机械曝气为成膜式供氧过程，而浸没式则为成泡式供氧过程。表面式按传动轴的安装方向不同有竖轴和卧轴两种型式。竖轴式机械曝气装置实现能量转换和传递的结构型式主要是叶轮，常用的曝气叶轮有泵型叶轮、K3型叶轮、平板型叶轮、倒伞型叶轮等几种；卧轴式用于转换能量的结构则主要转刷及转碟。
2.3悬挂链移动曝气技术
为克服鼓风曝气系统普遍存在的维修维护复杂、悬浮物浓度高时易堵塞以及机械曝气效率低、动力消耗大的缺点。
这种曝气装置克服了固定式曝气器的许多不足：（1）固定式曝气器顶部至水面的水域始终处于过饱和充氧状态，而其他水域则处于不饱和充氧状态，氧利用率较低；（2）固定式曝气这种有规律的气泡在水中的运动，使整个构筑物产生若干个紊流区域，这些紊流区域反过来又促使气泡在水中的运动速度加快，停留时间减少。
2.4射流曝气供氧技术
射流曝气是利用射流曝气器将气流或气液混合流导入曝气池，通过气泡扩散和水力剪切作用来增加液体中溶解氧含量的系统。常用的典型单喷嘴射流器的结构一般由喷嘴、吸入室、混合管（喉管）和扩散管等组成。射流曝气供氧过程具有显著的优点：较高的氧吸收率和充氧能力，混合作用强；污泥浓度较高，活性好，抗负荷冲击能力强；构造简单，操作灵活，便于调节，可节省鼓风或机械曝气设备，属节能型技术等等。因而国内外对其结构、供氧原理及应用等方面进行了广泛研究。
3无泡供氧技术
随着膜科学与技术的发展，高效膜生物反应器（membranebioreactorMBR）在废水处理中的应用得到了迅速发展。新型供氧方式让空气（或纯氧）在一束中空纤维膜的管腔内流动，水在新型自吸式喷嘴示意图管外流动，在膜两侧氧分压差的推动下，管腔内的氧透过膜壁或膜壁上的微孔扩散进入管外的液体中。由于液体中无肉眼可见的气泡产生，因此称为无泡供氧。无泡供氧技术可大大提高曝气效率，特别是在使用纯氧的情况下能够得到很高的氧传质系数和近于100%的氧利用率；同时由于在曝气过程中不产生气泡可以避免在供氧过程中产生泡沫并带出水中的挥发性有机物减小对环境的污染。依据气相在中空纤维膜中的流通方式，无泡供氧工艺可以分为死端式和流通式；而根据气相与液相的相对流向不同，又可分为平行流和横向流。流通式优点是除了可以向水中供氧外还可以把从水中排出的C02等气体吹出，缺点是对氧的利用率低不能达到100%，水中有害的挥发性有机物仍然会被抽提出来，同时由于膜丝两端固定增大了膜污染的可能性。死端式无泡供氧装置中的中空纤维膜在水中处于半自由的漂浮状态水流方向只能与气流同向。死端式流程的优点是进入纤维腔内的气体将全部被压入水中，因而氧利用率高；同时避免了水中挥发性有机物被吹脱出来，其另一优点膜丝随水流自由浮动，可以降低水中的悬浮物在膜外表面附着沉积的可能性，减轻膜污染程度。
横向流无泡供氧装置中，膜外表面的水力剪切力大大增加，不但降低了膜污染的可能性，而且提高了传质速度。横向流无泡供氧装置是目前性能最好的无泡供氧设备，既可用于废水生物处理过程的供氧，也可用于水源水的处理。
关键词：溶解氧含量；污水好氧生物处理；改进措施；发展趋势
1供氧原理
在污水好氧处理工艺中，由于溶解氧与好氧微生物的生长关系密切，对出水水质影响较大，甚至决定着处理工艺能否正常运行，供氧技术可以分为曝气供氧和无泡供氧。两类。对于气液两相混合接触的曝气供氧过程，普遍认为遵循双膜传递理论。而对于无泡供氧过程，其本质是氧气透过物理膜膜壁或膜壁上的微孔，并转入水中的气液传质过程。其传质过程因使用的膜材料的不同而有所差异。目前用于无泡供氧的中空纤维膜主要有硅橡胶致密膜、疏水性微孔膜和表面修饰疏水性微孔膜等。曝气供氧过程，氧气通过假想的气膜和液膜，传质阻力集中在两膜层内，难溶气体阻力则主要来自液膜，1/K=1/K L。对于硅橡胶致密膜，通过膜的富氧作用，在压力差作用下，氧沿膜高分子间隙扩散，传质阻力较大，总阻力为膜阻力和液膜侧阻力之和，即1/K=1/HK m+1/K L；對于疏水性微孔膜，膜孔径为0.02～0.2μm，远大于氧分子直径，氧在膜孔内的扩散类似于气液直接混合时的传质过程，1/K=1/KL。A-气泡（或膜）所提供的两相接触面积，m2；V-曝气池（由膜隔开的水侧）水的体积m3；C*-曝气池水中饱和溶解氧值，mg m3，对于无泡供氧过程C*代表与气相分压成平衡的液相浓度；C-水中溶解氧值mg m-3：t-时间s。
2曝气供氧技术
利用一定形式的设备，为气液两相提供尽可能大的接触界面，使气相中的氧不断地转入到液相中去的系统即为曝气供氧技术。鼓风曝气、机械曝气及射流曝气是3种应用较广泛的曝气供氧技术。
2.1鼓风曝气技术。鼓风曝气技术是将压缩空气通过扩散设备分散成气泡形式，使气泡中的氧迅速扩散转入混合液，供给活性污泥中微生物的系统。它主要由空气净化系统、鼓风机、管路系统和空气扩散器，也就是曝气头组成。曝气头是鼓风曝气系统的关键部件，其作用是将空气分散成空气泡，增大气液接触面，使空气中的氧溶解于水中。由于曝气能耗占整个水处理能耗的60%～80%，
材料技术是影响微孔曝气器结构与性能特点并推动微孔曝气技术进步的重要因素之一。由氧化硅、氧化铝高温烧结制成的多孔陶瓷曝气器，布气层较脆且较厚，表面较为粗糙，空气通道较长，且多为尖锐和粗糙的孔道。因此，其表面容易滋生微生物，内部容易被空气中杂质颗粒所堵塞，所以刚玉曝气器对空气洁净度的要求很高，需配用专门的空气净化设备，增大了投资。膜片式微孔曝气器采用弹性合成橡胶膜片，膜片表面密布可自闭的微孔，可防污液倒灌，减小运行及维修费用。但其机械强度较差，运行时间的增加会造成橡胶膜片的老化，回弹性能降低，引起膜片的撕裂，使用寿命较短。因此，对空气洁净度要求较低，不需要对进入鼓风机的空气进行除尘净化，管式曝气器是一种高效节能微孔曝气器。
2.2机械曝气供氧技术
机械曝气是利用装设在曝气池内叶轮的转动，使液面剧烈搅动状，将空气卷入；同时，叶轮的转动不断地翻动水面，迅速更新气液接触界面，促使氧不断地溶因此国内外均十分重视曝气设备的开发。目前，国内外研发应用的微孔曝气器，按材质可分为陶瓷、橡胶、塑料等；按外形有钟罩形、球冠形、板式、盘式和管式等。机械曝气装置按安装位置分为表面式和浸没式两种类型，表面式机械曝气为成膜式供氧过程，而浸没式则为成泡式供氧过程。表面式按传动轴的安装方向不同有竖轴和卧轴两种型式。竖轴式机械曝气装置实现能量转换和传递的结构型式主要是叶轮，常用的曝气叶轮有泵型叶轮、K3型叶轮、平板型叶轮、倒伞型叶轮等几种；卧轴式用于转换能量的结构则主要转刷及转碟。
2.3悬挂链移动曝气技术
为克服鼓风曝气系统普遍存在的维修维护复杂、悬浮物浓度高时易堵塞以及机械曝气效率低、动力消耗大的缺点。
这种曝气装置克服了固定式曝气器的许多不足：（1）固定式曝气器顶部至水面的水域始终处于过饱和充氧状态，而其他水域则处于不饱和充氧状态，氧利用率较低；（2）固定式曝气这种有规律的气泡在水中的运动，使整个构筑物产生若干个紊流区域，这些紊流区域反过来又促使气泡在水中的运动速度加快，停留时间减少。
2.4射流曝气供氧技术
射流曝气是利用射流曝气器将气流或气液混合流导入曝气池，通过气泡扩散和水力剪切作用来增加液体中溶解氧含量的系统。常用的典型单喷嘴射流器的结构一般由喷嘴、吸入室、混合管（喉管）和扩散管等组成。射流曝气供氧过程具有显著的优点：较高的氧吸收率和充氧能力，混合作用强；污泥浓度较高，活性好，抗负荷冲击能力强；构造简单，操作灵活，便于调节，可节省鼓风或机械曝气设备，属节能型技术等等。因而国内外对其结构、供氧原理及应用等方面进行了广泛研究。
3无泡供氧技术
随着膜科学与技术的发展，高效膜生物反应器（membranebioreactorMBR）在废水处理中的应用得到了迅速发展。新型供氧方式让空气（或纯氧）在一束中空纤维膜的管腔内流动，水在新型自吸式喷嘴示意图管外流动，在膜两侧氧分压差的推动下，管腔内的氧透过膜壁或膜壁上的微孔扩散进入管外的液体中。由于液体中无肉眼可见的气泡产生，因此称为无泡供氧。无泡供氧技术可大大提高曝气效率，特别是在使用纯氧的情况下能够得到很高的氧传质系数和近于100%的氧利用率；同时由于在曝气过程中不产生气泡可以避免在供氧过程中产生泡沫并带出水中的挥发性有机物减小对环境的污染。依据气相在中空纤维膜中的流通方式，无泡供氧工艺可以分为死端式和流通式；而根据气相与液相的相对流向不同，又可分为平行流和横向流。流通式优点是除了可以向水中供氧外还可以把从水中排出的C02等气体吹出，缺点是对氧的利用率低不能达到100%，水中有害的挥发性有机物仍然会被抽提出来，同时由于膜丝两端固定增大了膜污染的可能性。死端式无泡供氧装置中的中空纤维膜在水中处于半自由的漂浮状态水流方向只能与气流同向。死端式流程的优点是进入纤维腔内的气体将全部被压入水中，因而氧利用率高；同时避免了水中挥发性有机物被吹脱出来，其另一优点膜丝随水流自由浮动，可以降低水中的悬浮物在膜外表面附着沉积的可能性，减轻膜污染程度。
横向流无泡供氧装置中，膜外表面的水力剪切力大大增加，不但降低了膜污染的可能性，而且提高了传质速度。横向流无泡供氧装置是目前性能最好的无泡供氧设备，既可用于废水生物处理过程的供氧，也可用于水源水的处理。