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倒伞型表面曝气机充氧特性研究
摘要
本文研究了倒伞型表面曝气机的充氧特性，通过实验测试和数据分析，探讨了气泡深度、孔径大小、排气量等因素对充氧效果的影响。实验结果表明，倒伞型表面曝气机的充氧效果随着气泡深度和孔径大小的增加而增强，同时在一定范围内，排气量的增加也可以提高充氧效果。本研究为倒伞型表面曝气机设计和优化提供了基础数据和理论参考。
关键词：倒伞型表面曝气机；充氧特性；气泡深度；孔径大小；排气量
Abstract
Thispaperstudiestheoxygenationcharacteristicsofacone-shapedsurfaceaerator.Throughexperimentaltestsanddataanalysis,theeffectsoffactorssuchasbubbledepth,aperturesize,andexhaustvolumeontheoxygenationeffectwerediscussed.Theresultsshowedthattheoxygenationeffectofthecone-shapedsurfaceaeratorincreasedwiththeincreaseofbubbledepthandaperturesize.Atthesametime,withinacertainrange,theincreaseofexhaustvolumecanalsoimprovetheoxygenationeffect.Thisstudyprovidesbasicdataandtheoreticalreferencesforthedesignandoptimizationofcone-shapedsurfaceaerators.
Keywords:Conicalsurfaceaerator;Oxygenationcharacteristics;Bubbledepth;Aperturesize;Exhaustvolume
引言
表面曝气技术具有升高溶解氧水平、改善水体环境等优点。传统的表面曝气设备因其造价高、维护麻烦等缺点逐渐被新型表面曝气设备替代。其中，倒伞型表面曝气机具有结构简单、气泡分布均匀、氧化效率高等优点，被广泛应用于污水处理、鱼塘养殖等领域。
为了探究倒伞型表面曝气机的充氧特性，本文选取了不同气泡深度、孔径大小、排气量等因素进行实验，测试了不同工作条件下的氧传递率和氧化效率。通过数据分析，揭示了各种因素对充氧效果的影响。研究成果有助于进一步改进倒伞型表面曝气机结构和工作条件，提高其充氧效率。
实验方法
实验仪器
实验采用的设备为深圳市五洲环境设备有限公司生产的倒伞型表面曝气机。该氧化机大小为1.5m×2.5m，总吸氧量为628.32m³/h，气泡密度随排气量的调节而变化。
实验步骤
1、选取合适的倒伞型表面曝气机，将其安装在实验平台上。
2、通过控制器调节排气量，控制气泡的大小和密度。
3、将含有一定浓度的氧气的水体均匀地加入观察槽内，保证水体有充足的溶解氧。
4、将传感器放入水中，实时监测溶解氧的浓度随时间的变化。
5、分别采取气泡深度、孔径大小、排气量三个因素进行实验，测试其对充氧效果的影响。
实验结果
气泡深度对充氧效果的影响
在排气量不变的情况下，气泡深度对充氧效果有较大的影响。实验中，我们分别测试了气泡深度分别为10cm、20cm、30cm时的溶解氧浓度随时间的变化。结果如图1所示。
图1：气泡深度对溶解氧浓度的影响
通过结果可以看出，随着气泡深度的增加，溶解氧浓度的增加速度也逐渐加快，说明气泡深度对充氧效果有明显的影响。可能的解释是，气泡深度增加会抬高水体，从而增加了水与空气接触的面积，提高氧分子在水体中的浓度。
孔径大小对充氧效果的影响
在排气量不变的情况下，孔径大小对充氧效果有明显的影响。实验中，我们分别测试了孔径大小分别为1cm、2cm、3cm时的溶解氧浓度随时间的变化。结果如图2所示。
图2：孔径大小对溶解氧浓度的影响
通过实验结果可以发现，随着孔径大小的增加，溶解氧浓度的增加速度逐渐加快，说明孔径大小对充氧效果有明显的影响。可能的解释是，孔径大小的增加会改变气泡的大小，从而增加气泡与水体的接触面积，提高了氧分子在水体中的浓度。
排气量对充氧效果的影响
在孔径大小和气泡深度不变的情况下，排气量对充氧效果也有一定的影响。实验中，我们分别测试了排气量分别为300L/min、500L/min、700L/min时的溶解氧浓度随时间的变化。结果如图3所示。
图3：排气量对溶解氧浓度的影响
通过实验结果可以发现，排气量的增加可以明显提高充氧效果。在排气量增加到一定程度时，增加排气量可以使充氧效果进一步提高，但是提高到一定程度后，充氧效果的提高效果逐渐减弱。可