实验六曝气充氧实验

1、实验兀曝气充氧实验时间：2021.02.02创作：欧阳术一、实验目的活性污泥法处理过程中曝气设备的作用是使空气、活性污 泥和污染物三者充分混合，使活性污泥处干悬浮状态，促使氧 气从气相转移到液相,从液相转移到活性污泥上，保证傲生物 有足皤的氧对有机污染物进行氧化降解。由于氧的供给是保证 生化处理过程正常进行的主要因素之一，因而需通过实验測定 氧的总传递系数KLa,评价曝气设备的供氧能力和动力效率，为 合理的选择曝气设备提供理论依据。通过本实验希望达到以下 目的：1、加深理解曝气充氧机理及敷响因素；2、掌握測定曝气设备的氧总传递系数和充氧能力的方法;3、了解各种测试方法和数据整理的方法。二、实验

2、原理所谓曝气就是人为的通过一些设备，加速向水中传递氧的 一种过程。现行通过曝气方法主要有三种，即鼓风曝气、机械 曝气、鼓风机械曝气。鼓风曝气是将由鼓风机送出的压缩空气 通述管道系统送到安装在曝气池油底的空气扩散装置（曝气 器），然后以微小气泡的形式逸岀，在上升的过程中与混合液 接触、扩散，使气泡中氧转移到混合液中支。机械曝气则是利 用安装在水面的叶轮的高速转动，刷烈搅动水面，产生水趺， 使液面与空气接触的表面不斷更新，使空气中的氧转移到混合 液中去。曝气的机理可用若干传质理论来加以解释，但水处理 界比较公汰的是刘易斯（Lewis）于怀特曼（Whitman）创建的 双膜理论。双膜理论是基于在气液

3、两相界面存在着两层膜（气 膜和液膜）的物理模型。它的内容是：在气液两相接触界面两 侧存在着气膜和液膜,它们处于层流状态,气体分子从气相主 体以分子扩散的方式经过气膜和液膜进人液相主题，氧转移的 动力为气膜中的氧分压梯度和液膜中的氧的浓度梯度，传递的 阻力存在于气膜和浪膜中，而且壬要存在于液膜中。如图所 示：双膜理论模型敷响氧转移的因素主要有温度、污水性质、氧分压、水的 紊流成部、气液之间接眦时间和面枳等。氧转移的基本方程式为de式中dt液相主体中氧转移速度mg/仆min）Cs一液膜处报和溶解氧浓度（mg/L ） C一的相主休中溶解氧浓度（mg/L） KLa为氧总转移系数Dl氧分子在液膜中的扩散

4、系数A一气液两相接触界面面枳（n?）X,一液膜厚度（m）V一曝气液体容枳（L）由于液膜厚度Xf及两相接触界面面枳很难确定，因而用氧总 转移系如Ks值代替。Klh值与温度、水紊动性、气液接顒面面 枳等有关。它指的是在单位传质动力下，单位时间内向单位曝 气液体中充氧量，它是反映氧转移速度的重要指标。式中：KLa氧总转移系数，1/min;t、to曝气时间,min;po 曝气开始时烧杯内落解氧浓度（to=O时，Co=? mg/L ） , mg/L;ps 烧杯内溶液饱和溶解氧值，mg/L;pt曝气某时刻t时,烧杯内溶财解氧浓度，mg/L评价曝气设备充氧能力的方法有两ft：（1）不稳定狀态下的 曝气试验，

5、即试验过程中溶解氧浓度是变化的，由零増J1II到饱 和浓度；稳定状态下的试验，即试验过程中落解氧浓度保持不 变。本实验仅进行在实验室条件下进行的淸水和污水在不稳定 状态下的曝气试验。三、实验披备及仪器1、实验装置如图2、卷尺3、溶解氧測定仪4、烧杯（100mL）配玻棒5、廿时表6、无水亚确酸钢7、催化剂:氯化钻8、电子天平四、实验步躱1、向模型曝气池注入自来水至曝气叶轮表面梢高处，用卷 尺测出模型曝气油内水的髙度H （ m） f 0模型曝气油的直径D （m）,进而廿算岀模型曝气池的容枳（V,亦或L）。注意：注水时水的浦速不能过大，应避免模型曝气泊中注 入的原水含有气泡。2、伙真预习溶氧仪的使用

6、方法，用胶带将根化校正垃的溶 氧仪探头IB绑在大玻棒上,并将探头伸人水下1/2处。注意=在实验11程中，探头伸入水下的深度应尽量保持一 致，并要避免溶氧仪探头与曝气头相接徼。3、启动曝气叶轮，使其缓慢转动（注意：仅使水流流动， 不能产生气泡），用洛氧仪測定自来水水温和水中溶解氧值， 当溶氧仪数值稳定时圮录其为初始溶解氧浓度P0o4、根据P0廿算实验所需要的消氧剂N32SO3和催化剂 CoCh的量,并称取。Na2SO3+l/2O2=Na2SO41 ）腕氧剂（无水亚砺酸钠）用量:从上面的反应式可以知道，每去除lmg溶解氧，需要7.9mgNa2SO3o根据池子的容稅和自来水的溶解氧浓度,可以算 岀N

7、azSOs的理论需要量。实际投加量应为理论值的150% 200% o廿算方法如下：Wl=Vxp0x7.9x （ 150%-200% ）式中W1为Na2SO3的实际投加量，mg。2）催化剂（氯化箔）用量:催化剂氯化站的投加量按维持汕子中的站离子浓度为0.05 0.5mg/L左右廿算。廿算方法如下：W2=VxO.5x 129.9/58.9式中W2为CoCh的实际投加量,mgo5、将Na2SO3和CoCh用蒸福水样溶解后投规在曝气叶轮 处。注意：因N32SO3和CoCh 取量较少，应多次冲洗称量 瓶，并将冲洗水倒入模型池内。6、彳寺溶解氧读数为零时，加快叶轮转速，使模型池内呈现 曝气充氧状态，此时开

8、始廿时,每隔lmin测定油内溶解氧值， 直至溶解氧值不再增长为止，此时即为饱和溶解氧浓度pso I 后关厨曝气装置。注意：因圮录时间同隔较短，两人应充分合作。一人控倒 溶解氧探头，避免溶氧仪探头和曝气盘接敷，一人记录。五、实验数据及结果整理1、测定并记录实验基本参数，记录格式如下:实验日期年月曰模型曝气也内径D=m,高度H=m实验条件下自来水的ps=mg/L表1原始实验记录表水样体积V： L；水温:°C；初始溶解氧浓度p0：mg/L无水亚硫酸钠用量：g；氯化钻用量：g测量时间1t (min)233.54.04.55溶解氧浓度 p (mg/L)Ps-P(mg/L)2、数据整理。1)以洛

9、解氧浓度p为纵坐标、时间为横坐标，作p与的 关系曲线。2)根据pt曲线廿算相应于不同p值的dp/dt,记录于表2 中。表2不同p值的dp/dtp (mg/L)dp /dt(mg/(L min)3 )以dp/dt为纵坐标、ps-p为横坐标，绘制岀dp/dt与p的关系曲线，得到直线的斜率为所求的KLao (或充氧时同t为1 °横坐标，水中洛解氧浓度变化忘&为纵坐标，作图绘制充氧 曲线，所停直线的斜率即为KLao )4）it算温度修正系U K,根据KLa （ T ）,求氧总转移系 数 KLa （ 20 ）K=1.024（2°-t，KLa（2o）=K- KLa（T）= 1.024（20T>x KLa（T）5）廿算充氧设备充氧能力OC:单位时间内转移到液体中 的氧量。表面曝气时 OC= KLa（2o）-ps-V kgO2/h式中：ps一1 atm下，20 °C时溶解氧他和值，ps=9.17mg/LV曝气池有效体枳，m3.6）廿算曝气设备动力效率Ep。卩 N kg/kWh式中:N-理论功率