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深水自吸式潛水曝氣機(jī)的設(shè)計(jì)與試驗(yàn)——摘自知網(wǎng)

   為了改進(jìn)自吸式潛水曝氣機(jī)的深水曝氣性能，提高其浸深充氧能力和動(dòng)力效率，研究了曝 氣機(jī)性能并設(shè)計(jì)了新的樣機(jī)． 基于潛水曝氣機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及射流原理，在面積比為 2． 25， 4． 00， 5． 06 和 6． 25時(shí)，分別改變噴嘴形狀、喉嘴距、喉管長(zhǎng)度、工作壓力和流量，進(jìn)行了大量的試驗(yàn)，得 出了不同面積比下的流量比與壓力比曲線． 在此基礎(chǔ)上，擬合了加性能曲線，歸納了設(shè)計(jì)方法qsp射流曝氣機(jī)qsb7.5實(shí)物圖片

關(guān)鍵詞: 潛水射流曝氣機(jī); 潛水深度; 面積比; 試驗(yàn)

   曝氣設(shè)備是給水生物預(yù)處理、污水生物處理的 關(guān)鍵性設(shè)備，其功能是將空氣中的氧轉(zhuǎn)移到曝氣池 液體中，以供給好氧微生物所需要的氧量，達(dá)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(shè)備發(fā)揮著重要的作用。
   近 10 年來(lái)，國(guó)外曝氣設(shè)備得到了飛速發(fā)展，針 對(duì)不同方式的曝氣，研究人員對(duì)曝氣效果做了深入 研究［3 －4］． 曝氣機(jī)械種類繁多，結(jié)構(gòu)各異，尤其是潛 水曝氣機(jī)，以其使用維護(hù)簡(jiǎn)單、低成本的特點(diǎn)， 得到了許多國(guó)外機(jī)械生產(chǎn)廠商和研究機(jī)構(gòu) 的注意，對(duì)此投入了較大的開(kāi)發(fā)研究力量; 研究分為 試驗(yàn)研究［5］與計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)分析［6］兩個(gè)方向，其 產(chǎn)品也大量進(jìn)入正在發(fā)展中的市場(chǎng)，但對(duì)于具 體的潛水曝氣機(jī)設(shè)計(jì)方法，國(guó)外文獻(xiàn)較少論述到。
   目前，國(guó)家對(duì)污水排放的要求越來(lái)越高． 國(guó)內(nèi)未 來(lái)曝氣設(shè)備的發(fā)展，將高度重視潛水曝氣機(jī)在結(jié)構(gòu) 形式、技術(shù)指標(biāo)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(xì)密，在水下滯留的 時(shí)間將越長(zhǎng)，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(dá)10 m． 因此，曝氣 深度成為關(guān)注的熱點(diǎn)。
   文中圍繞著深度潛水曝氣的要求展開(kāi)試驗(yàn)研 究，找出自吸式潛水曝氣機(jī)加性能曲線，并由樣機(jī) 驗(yàn)證可行性。

1 曝氣機(jī)工作原理

  潛水射流曝氣機(jī)屬于水下曝氣設(shè)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(jìn)氣管、混氣室、擴(kuò)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(zhuǎn)移。

   潛水曝氣機(jī)采用了射流泵的原理，射流泵的結(jié)構(gòu) 雖然簡(jiǎn)單，但其中的流動(dòng)卻非常復(fù)雜． 特別是液氣射流泵，其中的兩相流動(dòng)是一個(gè)非常復(fù)雜的過(guò)程，從噴 嘴出口到喉管出口，其流動(dòng)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(dòng)過(guò)程，至今未能進(jìn)行理論計(jì)算，當(dāng) 前商用 CFD 軟件對(duì)射流曝氣機(jī)的計(jì)算，很難達(dá)到理 想的精度［10］，所以，本研究以試驗(yàn)研究為主。

2 曝氣機(jī)的試驗(yàn)研究

  為了獲得性能優(yōu)良的深水射流曝氣機(jī)設(shè)計(jì)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(yàn)裝置，如圖 2 所示． 針對(duì)加參數(shù)的選擇進(jìn) 行了大量的試驗(yàn)． 試驗(yàn)涉及到 5 個(gè)參數(shù)改變: 噴嘴形 狀; 喉嘴距 K; 喉管長(zhǎng)度 L; 工作揚(yáng)程 H1; 面積比 h。

   在試驗(yàn)中，通過(guò)有機(jī)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(jiàn)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(duì)氣液混合和曝氣 過(guò)程的認(rèn)識(shí)提供了可靠的依據(jù)。