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深水自吸式潛水曝氣機的設計與試驗——摘自知網(wǎng)

   為了改進自吸式潛水曝氣機的深水曝氣性能，提高其浸深充氧能力和動力效率，研究了曝 氣機性能并設計了新的樣機． 基于潛水曝氣機的結構特點及射流原理，在面積比為 2． 25， 4． 00， 5． 06 和 6． 25時，分別改變噴嘴形狀、喉嘴距、喉管長度、工作壓力和流量，進行了大量的試驗，得 出了不同面積比下的流量比與壓力比曲線． 在此基礎上，擬合了加性能曲線，歸納了設計方法qsp射流曝氣機qsb7.5實物圖片

關鍵詞: 潛水射流曝氣機; 潛水深度; 面積比; 試驗

   曝氣設備是給水生物預處理、污水生物處理的 關鍵性設備，其功能是將空氣中的氧轉移到曝氣池 液體中，以供給好氧微生物所需要的氧量，達到生物 處理的目的． 在污水處理中，特別是脫氮除磷工藝 中，可靠的曝氣設備發(fā)揮著重要的作用。
   近 10 年來，國外曝氣設備得到了飛速發(fā)展，針 對不同方式的曝氣，研究人員對曝氣效果做了深入 研究［3 －4］． 曝氣機械種類繁多，結構各異，尤其是潛 水曝氣機，以其使用維護簡單、低成本的特點， 得到了許多國外機械生產廠商和研究機構 的注意，對此投入了較大的開發(fā)研究力量; 研究分為 試驗研究［5］與計算流體動力學分析［6］兩個方向，其 產品也大量進入正在發(fā)展中的市場，但對于具 體的潛水曝氣機設計方法，國外文獻較少論述到。
   目前，國家對污水排放的要求越來越高． 國內未 來曝氣設備的發(fā)展，將高度重視潛水曝氣機在結構 形式、技術指標等方面的研究［7 －8］． 隨著潛水深度增 加，壓力將隨之增大，氣泡將越細密，在水下滯留的 時間將越長，溶解氧也更充分，且同樣的污水處理 量，曝氣池越深，曝氣池所占用的土地面積越小，一 般池深可加大到7 ～8 m，大可達10 m． 因此，曝氣 深度成為關注的熱點。
   文中圍繞著深度潛水曝氣的要求展開試驗研 究，找出自吸式潛水曝氣機加性能曲線，并由樣機 驗證可行性。

1 曝氣機工作原理

  潛水射流曝氣機屬于水下曝氣設備，如圖 1 所 示，由潛水泵和射流泵兩大部分組成，射流泵部件又 由噴嘴、消聲器、進氣管、混氣室、擴散管等零件組 成． 它在水體底層或中層充入空氣，與水體充分均勻 混合，完成氧的氣相到液相的轉移。

   潛水曝氣機采用了射流泵的原理，射流泵的結構 雖然簡單，但其中的流動卻非常復雜． 特別是液氣射流泵，其中的兩相流動是一個非常復雜的過程，從噴 嘴出口到喉管出口，其流動形態(tài)發(fā)生了很大的變化． 起初氣液兩相都是連續(xù)相，然后液體射流破碎，氣體 保持為連續(xù)相而液體成為分散相． 然后液滴不斷融 合，液體又變成了連續(xù)相，氣體成了分散相( 液體中的 氣泡) ． 這樣的流動過程，至今未能進行理論計算，當 前商用 CFD 軟件對射流曝氣機的計算，很難達到理 想的精度［10］，所以，本研究以試驗研究為主。

2 曝氣機的試驗研究

  為了獲得性能優(yōu)良的深水射流曝氣機設計依 據(jù)，需要尋求液氣射流泵的加幾何參數(shù)． 因此，制 作了試驗裝置，如圖 2 所示． 針對加參數(shù)的選擇進 行了大量的試驗． 試驗涉及到 5 個參數(shù)改變: 噴嘴形 狀; 喉嘴距 K; 喉管長度 L; 工作揚程 H1; 面積比 h。

   在試驗中，通過有機玻璃的透明窗口，發(fā)現(xiàn)混氣 室在氣液混合中不起任何作用，氣液混合是在喉管 前后完成的( 見圖 3) ，并且清楚地觀察到，隨著參數(shù) 的變化，液體出現(xiàn)了回流現(xiàn)象，這對氣液混合和曝氣 過程的認識提供了可靠的依據(jù)。