| 催化剂为Co2+,投加量以Co2+浓度0.3-0.5mg/L计算。论文检测，氧总转移系数。开低推，使亚硫酸钠混合均匀。
3.4 水体充氧
待溶解氧浓度为零时关闭低推，待水体静止后，开启倒伞1，待溶氧达到饱和浓度时，或是在20min内溶氧浓度增加值小于0.1mg/L或是15min内溶氧浓度基本保持不变时的浓度值，可关倒伞。论文检测，氧总转移系数。即为一组状态充氧测试结束。DO监测使用的是2台德国WTW便携式溶氧仪Multi 340i，探头为Galvanic溶氧电极 Cellox325，测试间隔为10S一次。
3.5 流速测量
如图2所示6点位置放置流速仪，每点位置又取距离水面0.5m、1m、1.5m三处测量瞬时速度，每处测量12个流速数据。论文检测，氧总转移系数。测量时间分3次，分别在倒伞开始运行后的第一个小时、第二个小时、第三个小时。最后流速以3个时段各点速度平均值计。
4 测试数据处理及分析
各项数据测试结果如下表2所示，根据表2的数据做出流速、充氧量及充氧效率的关系如下面图4所示。
| 型号 |
Kla-A |
Kla-B |
平均Kla |
I（A) |
N(kw) |
qc(kg/h) |
E(kg/kw•h） |
流速V（m/s) |
| 1# |
0.08 |
0.064 |
0.07 |
5 |
2.23881 |
4.0887 |
1.826286 |
0.173 |
| 2# |
0.04 |
0.049 |
0.046 |
4.9 |
2.19403 |
2.710224 |
1.235272 |
0.146 |
| 3# |
0.05 |
0.043 |
0.044 |
4.7 |
2.10448 |
2.5788015 |
1.225388 |
0.128 |
| 4# |
0.04 |
0.039 |
0.04 |
4.7 |
2.10448 |
2.353923 |
1.118531 |
0.138 |
| 5# |
0.05 |
0.051 |
0.049 |
5 |
2.23881 |
2.885454 |
1.288836 |
0.191 |
| 6# |
0.07 |
0.056 |
0.061 |
5 |
2.23881 |
3.5717715 |
1.595391 |
0.181 |
| 表2 叶轮各种数据测试结果 |
| Table 2 Test results of those impellers |
4.1 叶片数量与水体流速及充氧能力之间的规律
从试验结果来看，在同样转速（75rap/min）及浸没深度情况下，对比叶片相同的2#—6#叶轮可以看出随着叶轮数的增多水体的流速也相应增大，从而显示倒伞的推流能力和叶片数量是成正比关系的，从充氧量及充氧动力效率上来看，也反应了和流速相同规律。因此可以得出叶片数多的叶轮充氧能力和推流作用均大于叶片数较小叶轮结论。论文检测，氧总转移系数。这是因为，水体在叶轮旋转的推力总用下，水流在氧化沟以一定的流速流动，将已曝气的水体（含氧量高的曝气主区水体）在沟内进行混合、扩散，强化氧的传递[10]，所以水流的流速能力对充氧效率是有正面影响的。提高叶轮数量增大了叶轮的推流能力同时也相应提高充氧效率。但是由于增加叶片同时也导致电流负荷增加，这样必定有个上限，且增幅不明显所以我们不能从主要增加叶片的数量去考虑提高叶轮的充氧性能。
4.2叶片角度和水体流速及充氧能力之间的规律
对比型号和叶片数量均相同但是叶片倾斜角度不同的3#、4#及5#、6#叶轮可以发现3#、6#虽然水体流速不如4#、5#，但充氧量及效率均高于4#和5#。显示虽然0°角叶轮推流作用小于10°角，但是充氧效率高于10°角。这一方面说明对叶片偏移角度的改变不利于提高叶轮的充氧能力，另一方面也反应出提高叶轮推流能力对充氧性能的调高不如局部调整叶片位置影响大。
4.3 叶片导流辐板斜角和水体流速及充氧能力之间的规律
对比1#和其他叶片，可以发现1#叶轮虽然对水体推流能力不是最大和叶片数量不是最多，但是充氧能力最优，且提升幅度很大。显示叶片导流辐板斜角度对叶轮充氧性能影响是最大的。从以往的研究和分析中我们知道倒伞型表曝机的水流特点，水流特点如图5所示。其中u为叶轮的旋转速度 ,w为水体相对于叶片的径向速度 , z为水流沿
 着倒置圆锥体和导流辐板向上补给时的斜向上运行速度 (这是由于导流辐板斜角γ的大小影响叶轮周边出水方向所致 ) , v则是水体最后的合速度。并知道其曝气过程可以分成4个方面。其中很重要一个方面就是叶轮旋转时 ,大量的水花分散到空气中 ,增大了气液接触面积;同时水花在溅落过程中还能将空气带入水中 ,从而提高了氧的传质效率[10]。这样在叶片面积相同情况下由于1#叶片的导流辐板斜角较大，这样导致最终水体合速度方向较其他叶片高，增大了该过程中气液接触面积是关键因素 ,即叶片旋转时打出的水花越多、越分散,则气液接触面积就越大,氧的传质效率就越高。从现场试验也看以看到1#叶轮旋转所产生的水流抛洒最高，水花更分散。
对比1#及其他C型号叶轮，发现1#对水体推流能力是C型中最强的，由上面4.1中结论可以知道在相同设计叶片条件下，增多叶片数是有利于水体流速的增加的。但是1#叶片反而比C型其他叶轮推流能力强，这说明在改变导流辐板角度同样影响了叶片的推流能力，甚至效果比增大叶片数要好。
5 总结
通过对6种不同叶轮的测试，综合以上分析，可以得出以下结论：
1.相同设计叶片，增大叶片数有利于推流能力，进而有利于叶轮的充氧效率。
2.叶轮推流能力对充氧效率的提高不如局部调整叶片位置影响大。
3.叶片导流辐板斜角设计对叶轮充氧效率影响最大，是叶轮优化设计最关键因素。
4.鉴于D型号叶轮在维修和运输上的便利因素，D型应该是未来叶轮发展的方向，应在选取适当的叶片数量同时加大对叶片本身的设计，重点是在导流辐板斜角上的设计。
参考文献
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[6]陈阳,郑源,张鑫珩等.倒伞型曝气机数值模拟研究[J].人民长江,2010,(03)
[7]施慧明,刘艳臣,施汉昌等.深水型表面曝气机的模拟计算与构型比较[J].环境工程报,2008,(02)
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[9]中华人民共和国城镇行业建设标准,曝气器清水充氧性能测定,CJ/T 3015.2-1993.
[10]刘帮樑.氧化沟中倒伞型表曝机的选型设计[J]. 中国给水排水,2007,22.
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