潛水曝氣機(jī)主要評價指標(biāo)

點擊次數(shù)：668 更新時間：2025-06-24

曝氣機(jī)主要評價指標(biāo)

曝氣設(shè)備中理論氧傳遞原理及影響因素

物質(zhì)擴(kuò)散速率由Fick定律得出：

曝氣設(shè)備

式中，Na為物質(zhì)擴(kuò)散速率；d C為物質(zhì)濃度；D為氣相或是液相中常用的擴(kuò)散系數(shù)，m2/h;dz為沿擴(kuò)散方向的擴(kuò)散距離。

氧溶解度可以表示為：

曝氣設(shè)備

式中，CS為氧溶解度；p為氧分壓；KS為溶解度常數(shù)。

根據(jù)氧傳遞雙膜理論可知，氧氣在液體中的溶解度很小，因此，液體中氧的平衡濃度實際上與氧的飽和溶解度相差不大。氧氣在氣相和液相中的擴(kuò)散速度并不一致，在氣相中的擴(kuò)散速度比在液相中的擴(kuò)散速度大得多，因此想要提升氧的傳質(zhì)速率，必須借助曝氣設(shè)備，通過控制液膜來提升氧的傳遞速度。所以，在曝氣工藝中，氧的傳質(zhì)公式為：

曝氣設(shè)備

式中，KL為與曝氣設(shè)備相關(guān)的常數(shù)；A為氣液接觸面積。

從理論上來說，提高氧傳遞速率的主要方式有兩種。一是提高曝氣設(shè)備常數(shù)，提高氣液接觸面積，即提高KL·A值。在相同的污水水體條件下，相同曝氣設(shè)備的常數(shù)KL值通常是固定的，選擇KL較高的曝氣設(shè)備是提高樣傳遞速率的重要方式；增加氣液接觸面積可以通過縮小氣泡體積等方式實現(xiàn)，借助微氣泡曝氣等設(shè)備可以有效提升氣液接觸面積，提高氧的傳遞速率。二是提高氧的溶解度，即（CS-C）值。要想提高氧的溶解度，可以采用高含氧空氣曝氣設(shè)備，或采用純氧進(jìn)行曝氣。

溫度、曝氣深度會影響兩方陣數(shù)值，需要具體分析。

曝氣設(shè)備的主要評價參數(shù)

評價曝氣設(shè)備，主要采用測定特性曲線，最大可能地模擬和體現(xiàn)實際使用過程中曝氣器的曝氣情況，有助于曝氣設(shè)備的實際使用和綜合因素的全面考慮。以下幾個指標(biāo)同樣是衡量曝氣設(shè)備的重點。

充氧能力（RO）是指在單位時間內(nèi)曝氣設(shè)備向混合液中傳輸氧氣的量，單位是kgO2/h。氧的利用率（EA）通常以曝氣氣量、密度來表示，指總供氧量中曝氣系統(tǒng)所轉(zhuǎn)移的氧量的百分比，特性曲線中橫軸表示曝氣氣量，豎軸表示氧的密度。動力效率（Ep）是指單位能量消耗帶來的曝氣量，應(yīng)用電能的情況下，指的是每消耗1 kW·h電所帶來的曝氣量，單位為kgO2/（kW·h）。

需要指出的是，在運用曝氣復(fù)氧技術(shù)時，必須重視對水質(zhì)改善目標(biāo)的設(shè)定，重視對污水治理工程的環(huán)境經(jīng)濟(jì)效益評價，從而合理選擇充氧設(shè)備。例如，可以分階段制定水質(zhì)改善目標(biāo)，據(jù)此確定曝氣所需充氧設(shè)備的能力與數(shù)量，而不必一次性配足充氧能力。逐步進(jìn)行設(shè)備升級，可以有效提高設(shè)備的利用效率，以免造成資金、物力和人力的浪費。

在實際工程中，人們十分關(guān)注氣水比、布?xì)?。為方便施工布置，對于黑臭水體治理中復(fù)雜的現(xiàn)場情況，應(yīng)該引入服務(wù)面積的參數(shù)。

綜合比較分析

一般情況下，曝氣設(shè)備的服務(wù)面積在進(jìn)行定性分析時，沒有統(tǒng)一的定義，而且其受水體環(huán)流等可變因素的影響太大，無法建立可靠的數(shù)學(xué)模型。因此，國內(nèi)外曝氣機(jī)的曝氣參數(shù)中往往將服務(wù)面積舍去，更多的是關(guān)注氣水比和布?xì)?/span>。對于河道和湖泊水體治理過程中采用的機(jī)械式和鼓風(fēng)式曝氣機(jī)，其服務(wù)面積的大小隨氣泡越小和氧氣的有效傳輸距離延長而增大，在實際工程應(yīng)用中可以設(shè)定一個范圍，便于工程前期設(shè)計。

從工程應(yīng)用角度出發(fā)，應(yīng)科學(xué)量化曝氣增氧在河道治理過程中的效用。評價曝氣設(shè)備參數(shù)性能的指標(biāo)主要是充氧能力、動力效率、氧利用率和服務(wù)面積，以指導(dǎo)工程前期曝氣機(jī)的定量，滿足治理初期水體、底泥耗氧量的需求。

對于鼓風(fēng)型曝氣設(shè)備性能，主要利用動力效率和氧利用率兩項指標(biāo)評判，因為鼓風(fēng)曝氣屬于水下曝氣，其曝氣量已知，可用單位時間內(nèi)轉(zhuǎn)移到混合液中的氧量占總供氧量的百分比和氧的利用率來表示充氧性能；

而對于機(jī)械型曝氣設(shè)備性能，主要利用動力效率和氧的轉(zhuǎn)移效率來評判，因為機(jī)械型曝氣設(shè)備在水面處進(jìn)行曝氣，這些設(shè)備在單位時間內(nèi)的氧氣曝氣量無法進(jìn)行測量和求證，只能用曝氣設(shè)備在單位時間內(nèi)成功轉(zhuǎn)移的氧量來進(jìn)行計算，即氧轉(zhuǎn)移效率來表示充氧性能。

動力效率對于鼓風(fēng)型和機(jī)械型曝氣設(shè)備均是可求的，可同時用來表征兩者的充氧性能。然而，服務(wù)面積僅用來半定量化地表征曝氣設(shè)備在初期設(shè)計方案制定過程中的數(shù)量控制，初步滿足河道水體前期曝氣增氧的需求，而后期需要根據(jù)水體溶解氧和微生物、底泥消耗氧來實際控制曝氣機(jī)的數(shù)量。

從氧利用率的角度看，微納米曝氣機(jī)的氧利用率比推流和射流曝氣機(jī)高出很多，并且服務(wù)面積大很多，主要是由于微納米曝氣機(jī)的溶氧能力較強(qiáng)，產(chǎn)生的氣泡直徑較小且在水體中的接觸面積、時間較長。

氧的轉(zhuǎn)移速率與氣泡的大小、液體的紊流程度以及氣泡與液體的接觸時間有關(guān)，氣泡粒徑的大小可通過選擇擴(kuò)散器來決定。氣泡尺寸越小，則接觸面積越大，將有利于KL·A值的提高，有利于氧的轉(zhuǎn)移。

但是，氣泡小不利于紊流，對氧的轉(zhuǎn)移也有不利的影響，紊流程度大，接觸充分，KL·A值增高，氧轉(zhuǎn)移速率也將有所提高，氣泡與液體接觸時間加長有助于氧充分轉(zhuǎn)移，同時氣泡形成、上升、破裂和紊流都有助于氣泡液膜的更新和氧的轉(zhuǎn)移。

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