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曝气扩散机理

1  按照流体运动性质分析曝气扩散的区别 　　
曝气扩散的实质就是使气相中的氧向液相中转移。气相中的氧转移为液相中的溶解氧，是通过流体运动形成气液接触界面而完成的。因此，按照流体运动性质来分析则可以看出曝气扩散技术的区别。如果采用流体运动的性质来区分，曝气扩散技术则有下列两种基本形式。 1.1   液相流体主动运动型 　　
叶轮与转刷（盘）表面曝气是采用制造液相流体的水跃而形成气液接触界面；  射流曝气是依靠射流液相流体吸入气相流体而形成气液接触界面，这些均是属于液相流体主动运动型，其技术特征是：动能作用于重质液相流体运动；轻质气相流体是被动接触；在叶轮或转刷（盘）搅动处、射流口附近产生局部连续的气液接触界面。
1.2  气相流体主动运动型 　　
鼓风曝气是由风机输送气相流体，经曝气器的扩散作用以升泡运动的方式形成气液接触界面，这就是属于气相流体主动运动型，其技术特征是：动能作用于轻质气相流体运动；重质液相流体是被动接触；由升泡的上升运动，可产生立体连续的气液接触界面。
鼓风曝气与机械曝气流体运动特点的比较项目 鼓风曝气 机械曝气 动能作用 气相（轻质）流体运动 液相（重质）流体运动 流体运动 气相（轻质）流体主动运动 液相（重质）流体主动运动 接触界面 气液接触界面立体连续 气液接触界面局部连续 充氧形式 立体升泡 局部水跃
2  “氧利用率”不能确定曝气器实际运行的功效 　　
曝气器的作用就是促进氧的传质，“氧利用率”似乎理所当然的应是反映曝气器技术性能的指标，因此长期以来就存在着一种采用“氧利用率”来判定曝气器技术性能的习惯观点。但是，如果对“氧利用率”作深入的分析，就会发现该指标不能真实确定曝气器实际运行的功效。 2.1  “氧利用率”实质是不受变量影响的定值
2.1.1  氧利用率公式 　　
氧利用率=[q c／ (0.28×q)]×100% （CJ/T3015.2-93） 　　
q c — 标准状态下，测试条件，曝气器充氧能力 （kg/h）； 　　
0.28 — 标准状态下，1 M 3  
空气所含氧的重量 （㎏/ M 3 ）； 　　
q — 标准状态下，曝气器通气量 （M 3 /h）。 　　

由上式可知，氧利用率取决于充氧能力（q c ） 与通气量（q）两个因素。
2.1.2  在曝气器充氧能力（q c ）与通气量（q）两者之间存在一个正比关系，即充氧能力（q c ）的大小取决于通气量（q）的多少。通气量为0，充氧能力也等于0。在一定的通气量范围之内，随着通气量的加大充氧能力也随之加大。 　　
所有曝气器所标明的充氧能力（q c ），都是在清水试验条件下依据一定的通气量（q）而测定获取的。
2.1.3  氧利用率公式也可以写成下式： 　　
(1/0.28)×100%×(q c/q) = 0.0357×(q c/q) 　　
因为充氧能力（q c ）与通气量（q）之间存在正比关系，q c /q结果为常数值，所以“氧利用率”实质上是一个不受变量影响的定值。不受变量影响的定值参数，所表述的仅仅只是一种物理现象，而决不表明功效的技术性能。响的定值参数，所表述的仅仅只是一种物理现象，而决不表明曝气器实际运行功效。
2.2  “氧利用率“不反映氧传质的效率
2.2.1  一个大泡，如果被分割成小泡的数量愈多，则所形成的“泡表膜”面积愈多，“泡表膜”是进行氧传质的功能膜，如果只站在“氧利用率”这一角度片面的看问题，当然是气泡被分割得愈小愈好。
2.2.2  要获取较高的“氧利用率”，就必须尽可能产生较多的“泡表膜”。一个大泡（一个单位的空气）被扩散形成的小泡数量愈多，“泡表膜”也就愈多，“氧利用率”也就愈高。由此可见，“氧利用率”仅仅只是与气泡扩散程度有关，而与动能作用气泡扩散的过程无关。也就是说“氧利用率”只表明一个单位的大泡被分割成小泡的多少，而与扩散分割过程如何，动能消耗多少完全无关。因此，“氧利用率”并不等于氧传质的效率。
2.2.3  按照孔隙扩散原则，多大的孔则产生多大的泡。如果空气通过直径为1 μm的孔眼是被分割形成1 μm的气泡，则此类微孔曝气器在运行中，无论阻力损耗多大，也无论孔眼堵塞了多少，只要还有孔眼在通气，就一定是产生1 μm的小气泡，显然此时“氧利用率”也没有变化，但真实的运行功效却是有了很大的变化。
2.2.4 由于“氧利用率”只与气泡分割扩散的程度有关，一个单位量的空气，只要排气孔眼的直径是1 μm，无论是短时间内经过众多孔眼排出，或是长时间内经过少量孔眼排出，因为扩散结果始终是分割成直径为1μm的小泡，所以，其“氧利用率”是会始终保持不变的。由此可见，只用“氧利用率”来说明曝气器的氧传质效率，显然会产生误导作用。
2.2.5  如果曝气器的设计参数是：通气量=2 M 3 /h、氧利用率=25%，由于要确保实现
较高的氧利用率，排气孔眼设计为采用微小孔。但在实际运行中，大部分通气孔眼被堵塞，单个曝气器的通气量只能达到0.2 M 3 /h，也就是说工作效率已降低了90%，由于“细孔产生细泡”原理与孔眼堵塞程度无关，此时所谓的“氧利用率=25%”并无变化，但其真实的氧传质效率已经是变得很低了。
2.2.6  “氧利用率”所表明的是：单位空气中的氧，经气泡分割所形成的“泡表膜”产生氧传质作用的利用率。氧传质效率应说明的是：单位空气中的氧，在单位时间内通过“泡表膜”产生氧传质作用的量。显然，“氧利用率”并非就是氧传质效率。