潛水曝氣機(jī)主要評(píng)價(jià)指標(biāo)

點(diǎn)擊次數(shù)：706 更新時(shí)間：2025-06-24

曝氣機(jī)主要評(píng)價(jià)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?cái)U(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(shí)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(guò)控制液膜來(lái)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(lái)說(shuō)，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(guò)縮小氣泡體積等方式實(shí)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(huì)影響兩方陣數(shù)值，需要具體分析。

曝氣設(shè)備的主要評(píng)價(jià)參數(shù)

評(píng)價(jià)曝氣設(shè)備，主要采用測(cè)定特性曲線，最大可能地模擬和體現(xiàn)實(shí)際使用過(guò)程中曝氣器的曝氣情況，有助于曝氣設(shè)備的實(shí)際使用和綜合因素的全面考慮。以下幾個(gè)指標(biāo)同樣是衡量曝氣設(shè)備的重點(diǎn)。

充氧能力（RO）是指在單位時(shí)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(lái)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(dòng)力效率（Ep）是指單位能量消耗帶來(lái)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(lái)的曝氣量，單位為kgO2/（kW·h）。

需要指出的是，在運(yùn)用曝氣復(fù)氧技術(shù)時(shí)，必須重視對(duì)水質(zhì)改善目標(biāo)的設(shè)定，重視對(duì)污水治理工程的環(huán)境經(jīng)濟(jì)效益評(píng)價(jià)，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(jí)，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(fèi)。

在實(shí)際工程中，人們十分關(guān)注氣水比、布?xì)狻榉奖闶┕げ贾茫瑢?duì)于黑臭水體治理中復(fù)雜的現(xiàn)場(chǎng)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(shí)，沒(méi)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(wú)法建立可靠的數(shù)學(xué)模型。因此，國(guó)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(duì)于河道和湖泊水體治理過(guò)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(zhǎng)而增大，在實(shí)際工程應(yīng)用中可以設(shè)定一個(gè)范圍，便于工程前期設(shè)計(jì)。

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(guò)程中的效用。評(píng)價(jià)曝氣設(shè)備參數(shù)性能的指標(biāo)主要是充氧能力、動(dòng)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(duì)于鼓風(fēng)型曝氣設(shè)備性能，主要利用動(dòng)力效率和氧利用率兩項(xiàng)指標(biāo)評(píng)判，因?yàn)楣娘L(fēng)曝氣屬于水下曝氣，其曝氣量已知，可用單位時(shí)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(lái)表示充氧性能；

而對(duì)于機(jī)械型曝氣設(shè)備性能，主要利用動(dòng)力效率和氧的轉(zhuǎn)移效率來(lái)評(píng)判，因?yàn)闄C(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(shí)間內(nèi)的氧氣曝氣量無(wú)法進(jìn)行測(cè)量和求證，只能用曝氣設(shè)備在單位時(shí)間內(nèi)成功轉(zhuǎn)移的氧量來(lái)進(jìn)行計(jì)算，即氧轉(zhuǎn)移效率來(lái)表示充氧性能。

動(dòng)力效率對(duì)于鼓風(fēng)型和機(jī)械型曝氣設(shè)備均是可求的，可同時(shí)用來(lái)表征兩者的充氧性能。然而，服務(wù)面積僅用來(lái)半定量化地表征曝氣設(shè)備在初期設(shè)計(jì)方案制定過(guò)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(lái)實(shí)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(shí)間較長(zhǎng)。

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(shí)間有關(guān)，氣泡粒徑的大小可通過(guò)選擇擴(kuò)散器來(lái)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(duì)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(shí)間加長(zhǎng)有助于氧充分轉(zhuǎn)移，同時(shí)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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