曝气-东华大学环境学院大三实验报告.doc

环工综合实验（2）（曝气设备充氧能力的测定）实验报告专 业 环境工程 班 级 卓越环工1101 姓 名 黄雪琼 指导教师 余阳 成 绩 东华大学环境科学与工程学院实验中心二0一四年四月诚信做人；数据真实；分析合理；富于创新实验题目曝气设备充氧能力的测定实验类别综合实 验 室2136实 验 时 间2014年4月21日13时 16时实验环境温度:18.1湿度:77%同组人数7本实验报告由我独立完成，绝无抄袭！承诺人签名1、 实验目的（1）掌握测定曝气设备的KLa的实验方法；（2）评价充氧设备充氧能力的好坏；（3）掌握曝气设备充氧性能的测定方法。二、实验原理活性污泥处理过程中曝气设备的作用是使氧气、活性污泥、营养物三者充分混合，使污泥处于悬浮状态，促使氧气从气相转移到液相，从液相转移到活性污泥上，保证微生物有足够的氧进行物质代谢。由于氧的供给是保证生化处理过程正常进行的主要因素，因此工程设计人员通常通过实验来评价曝气设备的供氧能力。在现场用自来水实验时，先用Na2SO3（或N2）进行脱氧，然后在溶解氧等于或接近零的状态下再曝气，使溶解氧升高趋于饱和水平。假定整个液体是完全混合的，符合一级反应此时水中溶解氧的变化可以用以下式表示： 式中：氧转移速率，mg /(L h); KLa氧的总传递系数, L / h； Cs实验室的温度和压力下，自来水的溶解氧饱和度，mg/L； C相应某一时刻 t 的溶解氧浓度，mg/L。将上式积分，得ln(Cs-Ct) = -KLa t + 常数测得Cs和相应于每一时刻 t 的C后绘制ln(Cs-Ct) 与 t 的关系曲线，或与C的关系曲线便可得到KLa，cCsCt。由于溶解氧饱和浓度、温度、污水性质和混乱程度等因素影响氧的传递速率，因此应进行温度、压力校正，并测定校正废水性质影响的修正系数、。所采用的公式如下：KLa（T）= KLa (20) 1.024(T-20) Qs=KLa(20) Cs(校正)V (kg / h)充氧能力在水温20和标准大气压状态下，某种曝气机械于单位时间内向无氧清水中转移的公斤氧量。其计量单位通常以kg/h表示。为三、实验设备和仪器(1) 溶解氧测定仪（2） 空压机（3） 曝气机（4） 搅拌机（5） 秒表（6） 分析天平（7） 烧杯（8） 亚硫酸钠(Na2SO3 7 H2O)（9） 氯化钴(CoCl2 6 H2O)（10）实验室装置（见下图） 四、实验步骤1.向曝气筒内注入自来水，测定水样体积V（L）和水温 t ()。2.由水温查出实验条件下水样溶解氧饱和值Cs，并根据Cs和V求投药量，然后投药脱氧。 （1）脱氧剂亚硫酸钠(Na2SO3)的用量计算。在自来水中加入 Na2SO3还原剂来还原水中的溶解氧。脱氧剂（无水亚硫酸钠）用量： g=（1.11.5）8G （2）根据水样体积V确定催化剂（钴盐）的投加量。催化剂（氯化钴）用量：投加浓度为0.1mg/L（3）将Na2SO3 用热水化开，均匀到入曝气筒内，溶解的钴盐到入水中，并轻微搅动使其混合进行脱氧至零。开始曝气，每隔0.5min记录一次溶解氧值（直到溶解氧值接近饱和为止或充氧20分钟止）。（注意溶解氧过饱和的问题。）五、实验记录及数据处理(1)测定数据记录于下表中水温_18.1_,水体体积= 0.142 m3水体尺寸：长69.50 cm；宽49.00 cm；高41.75cm可得：V=69.50 49.00 41.75 = 142.18dm3CS = 9.46 mg /L亚硫酸钠用量： W1= 1.3 8 Cs V = 1.389.46 142.18 = 13.99 g氯化钴用量：W2= V 0.1 = 138.36L0.1 mg/L = 0.0558 g空压机设备参数：工作电压：220V 额定功率：380W 频率：50Hz 充气能力：300L/min 工作压力：0.05MPa重量：7.5kg 体积：320*150*165mm (2)实验记录1.穿孔曝气时间(min)含氧量Ct (mg/L)Ln(Cs-Ct)时间(min)含氧量Ct (mg/L)Ln(Cs-Ct)时间(min)含氧量Ct(mg/L)Ln(Cs-Ct)002.24776.90.940148.7-0.2740.50.72.1707.57.10.85914.58.8-0.41611.32.09987.30.770158.8-0.4161.52.21.9828.57.50.67315.58.9-0.58022.81.89697.60.621168.9-0.5802.53.41.8029.57.70.56516.58.9-0.58034.01.697107.80.507179.0-0.7773.54.51.60110.57.90.44517.58.9-0.58045.11.472118.00.378189.0-0.7774.55.51.37611.58.10.30718.59.0-0.77755.61.351128.10.307199.1-1.0225.55.91.27012.58.30.14819.59.1-1.02266.21.182138.5-0.041209.1-1.0226.56.61.05113.58.7-0.2742.微孔曝气时间 (min) 含氧量 (mg/L)Ln(Cs-Ct)时间(min)含氧量 (mg/L)Ln(Cs-Ct)时间(min)含氧量(mg/L)Ln(Cs-Ct)002.24755.81.297108.8-0.4160.50.42.2045.56.41.11810.58.9-0.58011.02.13566.80.978119.0-0.7771.51.62.0626.57.20.81511.59.0-0.77722.21.98277.50.673129.1-1.0222.52.91.8817.57.70.56512.59.1-1.02233.51.78588.00.378139.1-1.0223.54.11.6798.58.40.05844.61.58198.6-0.1514.55.21.4499.58.7-0.274 (3) 根据测定记录计算KLa值1.用图解法计算KLa值，用作图软件作ln(CsCt)和时间的关系曲线，其斜率即为KLa值。KLa=0.1685(L/min)校正后得KLa=0.1685*1.024（18.1-20）=0.1611(L/min)KLa=0.2862(L/min)校正后得KLa=0.2862*1.024（18.1-20）=0.2736(L/min)2.计算充氧能力Qs：式中 1000由mg/L化为kg/m3的系数； 60由min化为h的系数； KLa氧的总转移系数，L / min; Cs饱和溶解氧，mg / L; V水样的体积，m3;穿孔曝气：=0.060.16119.460.142=-0.013(kg/h) 动力效率：E穿孔=QS/N=0.013/0.38=0.034微孔曝气：=0.060.27369.460.142=0.022(kg/h) 动力效率：E微孔= QS/N=0.022/0.38=0.058（4）表面曝气1.原始参数空压机设备参数：额定电压：220V 额定功率：90W 工作电压：100V 曝气池直径：D=29cm 水深h=25.95cm水的体积： CS = 9.46 mg /L亚硫酸钠用量：W1= 1.3 8 Cs V = 1.389.46 17.1318 = 1.6855 g2.原始数据 时间 (min) 含氧量 (mg/L)Ln(Cs-Ct)时间(min)含氧量 (mg/L)Ln(Cs-Ct时间(min)含氧量(mg/L)Ln(Cs-Ct002.2473.57.00.90078.9-0.5800.51.52.07447.40.7237.59.0-0.77712.41.9544.57.80.50789.0-0.7771.53.41.80258.20.2318.59.1-1.02225.31.4265.58.5-0.04199.1-1.0222.55.81.29768.6-0.1519.59.1-1.02236.51.0856.58.7-0.274KLa=0.3828(L/min)校正后得KLa=0.3828*1.024（18.1-20）=0.3659(L/min)3.充氧能力=0.060.36599.460.017=0.00353(kg/h)由N=U2/R得实际功率N=U2/U2额*N额=1002/2202*90W=18.59W动力效率：E表面=QS/N=0.00353/0.01859=0.190（5）实验总结E穿孔E微孔E表面，说明表面曝气的经济效率比鼓风曝气好，而鼓风曝气中微孔曝气比穿孔曝气经济效率好。七、思考题一、如何来评价不同充氧设备的优劣？答：（一）从充氧角度考虑1.氧气的转移率，在池里布控几个点，池里装清水，打开装置，检测这几个点的氧气浓度变化，做时间曲线，求导。2.充氧能力（或动力效率），即每消耗1kWh的动力能传递到水中的氧量。3.氧利用率，通过鼓风曝气系统转移到混合液中的氧量占总供氧量的百分比。在氧转移速率中可以通过设备选择、运行方式改变等认为因素，而使氧转移速率得以强化。如氧的转移速率与气泡的大小、液体的紊流程度和气泡与液体的接触时间有关。气泡粒径大小可通过选择扩散器来决定。气泡尺寸越小，则接触面积A越大，将提高KLa值，有利于氧的转移；但气泡小却不利于紊流，对氧的转移也有不利的影响，紊流程度大，接触充分，KLa值增高，氧转移速率也将有所提高，气泡与液体接触时间加长有助于氧的充分转移。混合液中氧的浓度越低，氧转移的推动力越高，因此氧的转移速率越大。氧从气泡转移到液体中，逐渐使气泡周围的液膜氧含量饱和，这样，氧的转移速率又取决于液膜的更新速率。气泡的形成、上升、破裂和紊流都有助于气泡液膜的更新和氧的转移。综上所述，气相中氧分压、液相中氧的浓度梯度、气液之间的接触面积和接触时间、水温、污水性质、水流的紊流程度等因素都影响的氧转移速率。从以上叙述中可以看出评价设备的曝气能力应该综合多方面因素，对于不同的水处理工艺所选择的曝气设备应不同。在评价时应该选择适合的设备进行曝气。（二）从设备角度考虑1.设备的耗能2.设备的噪声3.设备的寿命4.设备的价格二、 A/O工艺的缺氧池如何确保其溶解氧在0.5mg/L左右保持恒定？答：利用在线式溶氧仪自动控制供氧量。定时取样检测缺氧池内溶解氧浓度，根据具体情况进行调整：（1）若DO太高，可以加氧稀释工序，减少DO含量（缺氧段溶解氧低于0.2不影响