实验一曝气设备清水充氧实验.doc

实验一 曝气设备清水充氧实验曝气是活性污泥系统的一个重要环节。它的作用是向池内充氧，保证微生物生化作用所需之氧，同时保持池内微生物、有机物、溶解氧，即泥、水、气三者的充分混合，为微生物降解创造有利条件。因此了解掌握曝气设备充氧性能，不同污水充氧修正系数、值及其测定方法，不仅对工程设计人员、而且对污水处理厂运行和管理人员也至关重要。此外，二级生物处理厂中，曝气充氧电耗占全厂动力消耗的60-70%，因此高效省能型曝气设备的研制是当前污水生物处理技术领域面临的一个重要课题。因此本实验是水处理实验中的一个重要项目，一般列为必开实验。一、目 的1、加深理解曝气充氧的机理及影响因素2、了解掌握曝气设备清水充氧性能测定的方法。3、测定几种不同形式的曝气设备氧的总转移系数KLas，氧利用率%,动力效率E等，并进行比较二、原 理曝气是人为的通过一些设备加速向水中传递氧的过程，常用的曝气设备分为机械曝气与鼓风曝气两大类，无论哪一种曝气设备。其充氧过程均属传质过程，氧传递机理为双膜理论，如图3所示在氧传递过程中，阻力主要来自液膜，氧传递基本方程式为：式中：液体中溶解氧浓度变化速率。mg/Lmin；氧传质推动力，mg/L；液膜处饱和溶解氧浓度，mg/L；液相主体中溶解氧浓度，mg/L；氧总转移系数，1/min；DL液膜中氧分子扩散系数；YL液膜厚度；A气液两相接触面积；W曝气液体体积；由于液膜厚度YL和液体流态有关，而且实验中无法测定与计算，同样气液接触面积A的大小也无法测定与计算，故用氧总传递系数KLa代替。将上式积分整理后得曝气设备氧总传递系数KLa计算式。式中：KLa氧总转移系数，1/min；t0、t曝气时间，min；C0曝气开始时池内溶解氧浓度，t00时，C00，mg/L；Cs曝气池内液体饱和溶解氧值，mg/L；Ct曝气某一时刻t时，池内液体溶解氧浓度，mg/L。由式中可见，影响氧传递KLa的因素很多，除了曝气设备本身结构尺寸，运行条件而外，还与水质水温等有关。为了进行互相比较，以及向设计、使用部门提供产品性能，故产品给出的充氧性能均为清水，标准状态下，即清水（一般多为自来水）一个大气压200C下的充氧性能，常用指标有氧的总转移系数KLas，充氧能力QC、动力效率E和氧利用率%。曝气设备充氧性能测定实验，一种是间歇非稳态性，即实验时一池水不进不出，池内溶解氧浓度随时间而变；另一种是连续稳态测定法，即向池内注满进出水，池内注满所需水后，将待曝气之水以无水亚硫酸钠为脱氧剂，氯化钴为催化剂，脱氧至零后开始曝气，液体中溶解氧浓度逐渐提高。液体中溶解氧的浓度C是时间t的函数，曝气后每隔一定时间t 取曝气水样，测定水中溶解氧浓度，从而利用上式计算KLa值，或是以亏氧量(CsCt)为纵坐标，在半对数坐标纸上绘图，直线斜率即为KLa值。三、实验装置及设备（一）实验装置 实验装置主要部分为泵型叶轮和模型曝气池。为保持曝气叶轮转速在实验期间恒定不变，电动机要接在稳压电源上。（二）实验设备和仪器仪表 1、KL1型单阶完全混合曝气装置 2、溶解氧测定仪 3、电磁搅拌器 4、秒表 5、广口瓶、烧杯（三）药品 1、无水亚硫酸钠2、氯化钴四、实验步骤平板叶轮表面曝气清水充氧实验步骤（用自来水或二次沉淀池出水进行实验）1、确定曝气池内测定点（或取样点）位置。在平面上测定点可以布置在三等分池子半径的中点和终点（见右图），在立面上布置在离池面和池底0.3m处，以及池子一半深度处，共取12个测定点（或9个测定点）。2、测定曝气池的容积3、向池内注满自来水4、计算CoCl2和Na2SO3的需要量CoCl2Na2SO31/2O2Na2SO4从上面反应式可以知道，每去除1mg溶解氧需要投加7.9mg Na2SO3。根据池子的容积和自来水（或污水）的溶解氧浓度可以算出Na2SO3的理论需要量。实际投加量应为理论值的150200。计算方法如下：WVCs7.9（150200）式中：WNa2SO3的实际投加量（kg/g）V曝气池体积（m3或L）催化剂氯化钴的投加量，按维持池子中的钴离子浓度为0.050.5mg/L左右计算。5、将Na2SO3和CoCl2溶解后直接投加在曝气叶轮处，或者用泵抽送到曝气池，使其迅速扩散。6、当溶解氧测定仪的指针达到0后，开始启动电机进行曝气，同时定期测定各测定点的溶解氧浓度，并作记录，直至溶解氧达到饱和值时结束实验（0.51min读数一次）。五、实验数据记录处理1、记录实验设备及操作条件的基本参数实验日期：_年_月_日模型曝气池：内径D_m 高度H_m 体积V_m3水温_ 室温_ 气压_（KPa）实验条件下自来水的Cs_mg/LCoCl2投加量_（kg或g） Na2SO3投加量_（kg或g）2、数据记录：稳定状态下充氧实验记录（取样点_）t(min)C(mg/L)(CsCt) (mg/L)3、以溶解氧浓度C为纵坐标，时间t为横坐标，用上表数据描点作C与t关系曲线4、计算KLa、充氧能力和动力效率。六、成果整理1、参数选用因清水充氧实验给出的是标准状态下氧总转移系数KLas，即清水（本次实验用的是自来水）在一个大气压，20下的充氧性能，而实验过程中曝气充氧的条件并非是一个大气压，20，但这些条件都对充氧性能有影响，故引入了压力、温度修正系数。（1）温度修正系数K=1.02420T修正后的氧总转移速率为 KLas=KKLa=1.02420TKLa 此为经验式，它考虑了水温对水的粘滞性和饱和溶解氧值的影响，国内外大多采用此式，本次实验也以此进行温度修正。（2）水中饱和溶解氧值的修正由于水中饱和溶解氧值受其中压力和所含无机盐种类及数量的影响，所以中的饱和溶解氧值最好用实测值，即曝气池内的溶解氧达到稳定时的数值。另外也可以用理论公式Cs（校正）Cs（实验）标准大气压/试验时的大气压对饱和溶解氧标准值进行修正。有实测饱和溶解氧值用实测值，无实测值可采用理论修正值。瞬时大气压的查询：/publish/forecast/AFJ/zhangzhou.html2、氧的总转移系数KLas氧的总转移系数KLas是指在单位传质推动力作用下，在单位时间、向单位曝气液体中所充入的氧量。它的倒数1/ KLas单位是时间，表示将满池水从溶解氧为零充到饱和值时所用时间，因此KLas是反映氧传递速率的一个重要指标。KLas的计算首先是根据实验记录，或溶解氧测定记录仪的记录和式 Ln (Cs-Ct)=-Kla*t+常数，按下表计算，或者是在半对数坐标纸上，以ln（CsCt）为纵坐标，以时间t为横坐标绘图求KLa值。氧 总 转 移 系 数 KLa 计 算 表tt0(min)Ct(mg/L)Cs-Ct(mg/L)tg=KLa(min)1求得KLa值后，利用式KLas=KKLa=1.02420TKLa求得KLas值。3、充氧能力Qc。充氧能力是反映曝气设备在单位时间内向单位液体中充入的氧量。Qc= KLasCsV kg(O2)/h式中：KLas氧总转移系数（标准状态），1/h或1/min； Cs一个大气压，20时氧饱和值，Cs=9.17mg/L4、动力效率E kg(O2)/kWh式中：Qc标准条件下的充氧能力（kg(O2)/h）N采用叶轮曝气试，N为轴功率（kW）5、修正系数、通常以修正系数、来表示污水性质、搅动程度等于氧的传递、溶解时氧饱和浓度的影响污水的KL/自来水的KL污水的Cs/自来水的Cs测定污水的KL、Cs 的方法与清水实验相同。上述方法适用于完全混合型曝气设备充氧能力的测定，不能采用上述方法测定推流式曝气池中的KL、Cs、C（KL、Cs、C是沿池长方向变化的）。七、注意事项1、每个实验所用设备、仪器较多，事前必须熟悉设备、仪器的使用方法及注意事项。2、加药时，将脱氧剂与催化剂用温水化开后，从柱或池顶，均匀加入。3、无溶解氧测定仪的设备，在曝气初期，取样时间间隔宜短。4、实测饱和溶解氧值时，一定要在溶解氧值稳定后进行。5、水温、风温（送风管内空气温度）宜取开始、中间、结束时实