1 充氧量的计算

要进行污染水体曝气复氧工程的设备选型，首先必须确定河道水体的需氧量，进而根据设备的充氧效率确定供氧量。

1.1水体需氧量计算

污染水体的需氧量主要取决于：①水体的类型，按水流状态分为静止水体(如湖泊、水库)和流动水体(如河流)；②水体目前的水质，即设计水质；③所要达到的预定目标，即改善后水体的水质。其中水体类型的不同决定了需氧量计算方法的不同。

1.1.1 组合式推流反应器模型 

对于河流等流动水体需氧量的计算，浙江中寰环保科技有限公司建立了一种简便的组合式推流反应器模型[2]。该模型是将河流近似地看作多个推流式反应器(河段)的串联组合，在充分利用河道现有水质、水力资料的基础上，对相关边界条件作了合理简化和假设后，综合考虑了还原物质耗氧、有机物耗氧、硝化耗氧、底泥耗氧等耗氧作用和大气复氧、藻类光合作用复氧等复氧作用而建立起来的。该模型是一种近似的计算方法，要提高其计算精度，只需将河道分成尽可能多个反应器(河段)即可。

 1.1.2 箱式模型 

对小型静止水体(如公园、居住小区的景观湖泊或池塘)，由于其面积较小、水深较浅，且外界输入污染负荷一般较小，因此可以采用基于一级反应的箱式模型。为方便起见，只考虑有机物生化降解与大气复氧作用，则： 

   O=[1.4L0(1-eK1t)-(Cs-C)(1-eK2t)+Cm]・V(1) 式中O———水体的需氧量，g  

V———水体的体积，m3 t———充氧时间，d 

C———水体的溶解氧浓度，mg/L 

L0———水体初始的BOD5浓度，mg/L K1———BOD5生化反应速率常数，d-1

Cs———水体的饱和溶解氧，mg/L K2———水体的复氧速率常数，d-1 

Cm———维护水体好氧微生物生命活动的最低溶解氧浓度，一般可取2mg/L

充氧时间t根据下式确定：   L=L0(1-e-K1t)(2) 式中 L———水体改善后的BOD5浓度，mg/L 

如果水体污染严重，长期处于黑臭状态，则在计算需氧量时还需考虑无机还原物质(如Fe2+)和底泥耗氧作用的影响。

1.1.3 耗氧特性曲线法 

在缺乏水质模型和污染源资料不全的情况下，可利用实验室试验确定设计水体的耗氧特性曲线，根据设计目标和各阶段耗氧量可以对总需氧量和各曝气点的充氧量进行估算。这种方法适用于没有外界输入污染负荷条件下的湖泊、水库等静止水体。如将河道分段并对各河段水体分别进行试验，以相应的耗氧曲线(或相应的耗氧动力学模型)来计算需氧量，那么也可用于河流等流动水体。这种方法比较简单，计算结果令人满意，但工作量大，而且试验结果只能反映当前水体的耗氧状况。 

1.2充氧量的计算  

水体的需氧量并不等于设备的充氧量。充氧设备标称的充氧动力效率均是通过清水试验获得的。在标准条件下(水温为20℃，气压为1.013×105 Pa)，单位时间内转移到脱氧清水中的溶解氧量为：     

R0=KLa(20)Cs(20)V   (3) 

式中KLa(20)———水温为20℃时的氧总转移系数， h-1  

Cs(20)———水温为20℃时的饱和溶解氧浓度，mg/L  V———水体的容积，m3。

与清水不同，污染水体中含有大量的杂质，这些杂质不仅直接影响氧的总转移系数KLa，还会影响水体的饱和溶解氧Cs，因此，充氧设备在污染水体中的氧转移速率与清水有很大不同，在设备选型计算充氧量时需进行适当的校正。 

一般引入系数α校正水中杂质对KLa的影响，引入系数β校正杂质对Cs的影响。在污染水体条件下单位时间内转移到水体的溶解氧量为：  

R=αKLa(20)(β・ρ・Cs(T)-C)1.024(T-20) V   (4)  

式中R———单位时间转移到实际水体中的溶解氧量，在此处即为需氧量 

ρ———压力修正系数 T———设计水温，℃ 

C———水体中实际溶解氧浓度，mg/L  

α、β值可通过污水、清水的充氧试验予以确定。

对于城市生活污水而言，α、β值分别在0.80～0.85和0.90～0.97之间[3]。通常河流水体的污染程度低于城市生活污水，因此其α、β值可参照上限取值。 

将式(4)代入式(3)并整理后得： 

R0=RCs(20)/[α(β・ρ・Cs(T)-C)1.024(T-20 )]   (5)   

在实际应用中，R值可取1.1节计算出的需氧量的1.2～1.5倍。

1.3设备容量的确定  

① 机械曝气  

机械曝气设备的主要技术参数是动力效率[以kgO2/(kW・h)计]。根据1.2节计算得到的氧转移速率R0与设备的动力效率即可确定设备总功率与数量。需要注意的是，充氧动力效率与水深有关。设备标称的充氧动力效率是在固定水深(一般为4.5m)测得的，而污染水体中

设安装的深度往往小于此水深，因此在计算时使用的充氧设备动力效率应当根据实际水深做适当调整。 

② 鼓风曝气  

当污染水体采用鼓风曝气(氧源为空气)的方式进行充氧时，设备容量(主要指风机的功率和数量)的计算可参考污水处理工程设计手册的相关内容。如采用的氧源是液态纯氧，设备容量(如纯氧的使用量)也可用类似的方法进行计算确定，此时曝气器一般采用氧利用率较高的微孔扩散装置。

2充氧设备的选型 

2.1充氧设备类型  

水体充氧设备可分为太阳能曝气设备和非太阳能曝气设备。 

2.1.1太阳能微孔曝气机  

微孔太阳能瀑气机，是一种适用于水污染治理的增氧瀑气与水体循环设备，使用太阳能作为动力源，具有运行管理费用低，增氧效果好，大流量，抗堵塞，寿命长、运行噪音低等特征。WK24V-550K喷泉式太阳能瀑气机，适用于河道、湖泊、水库、人工湖等供电条件不足的水体。WK系列喷泉式太阳能曝气机是首次依照喷泉式瀑气理论进行设计的瀑气设备，由太阳能电池组件、控制系统、主机、等部分组成。具有以下特点:

    .成本低、见效快安装方便，无需日常人工操作

    .出水口可根据需要设计，适合于深水湖泊或水库

    .采用不锈钢和工程塑料等耐腐材料，使用寿命长

    .设备漂浮在水面，无需安装基础，不受水位影响

       .生态环保，无需投加任何化学药剂，无二次污染