水污染控制工程 1-5 (20)

1、第十二章 活性污泥法水污染控制工程水污染控制工程 第十二章第十二章水污染控制工程水污染控制工程 第十二章第十二章 活性污泥法的三个要素活性污泥法的三个要素构成构成 一是引起吸附和氧化分解作用的微生物，也就一是引起吸附和氧化分解作用的微生物，也就是活性污泥；是活性污泥； 二是废水中的有机物，它是处理对象，也是微二是废水中的有机物，它是处理对象，也是微生物的食料；生物的食料； 三是三是溶解氧溶解氧，没有充足的溶解氧，好氧微生物，没有充足的溶解氧，好氧微生物既不能生存，也不能发挥氧化分解作用。既不能生存，也不能发挥氧化分解作用。水污染控制工程水污染控制工程 第十二章第十二章12.4 12.4 气体传

2、递原理与曝气设备气体传递原理与曝气设备 水污染控制工程水污染控制工程 第十二章第十二章水污染控制工程水污染控制工程 第十二章第十二章曝气的原理与过程曝气的原理与过程12.4.1 12.4.1 气体传递理论气体传递理论水污染控制工程水污染控制工程 第十二章第十二章1 1、氧转移的理论基础、氧转移的理论基础l FickFick定律定律l 双膜理论双膜理论水污染控制工程水污染控制工程 第十二章第十二章气气 体体 传传 递递 原原 理理 式中：式中：vd 物质物质扩散速率扩散速率，单位时间内单位断面上通过的物质数量；，单位时间内单位断面上通过的物质数量；D 扩散系数扩散系数，表示物质在某种介质中的扩散

3、能力，主要取决，表示物质在某种介质中的扩散能力，主要取决 于扩散物质和介质的特性及温度；于扩散物质和介质的特性及温度；C 物质浓度；物质浓度； 扩散过程的长度扩散过程的长度dC/d 浓度梯度浓度梯度，即单位长度上的浓度变化值。，即单位长度上的浓度变化值。物质的扩散速率与浓度梯度呈正比关系。物质的扩散速率与浓度梯度呈正比关系。水污染控制工程水污染控制工程 第十二章第十二章气气 体体 传传 递递 原原 理理 ddd cvD 双膜理论的基点是认双膜理论的基点是认为在气液界面存在着二层为在气液界面存在着二层膜（即气膜和液膜）这一膜（即气膜和液膜）这一物理现象。物理现象。 这两层薄膜使气体分这两层薄膜使

4、气体分子从一相进入另一相时受子从一相进入另一相时受到了阻力。当气体分子从到了阻力。当气体分子从气相向液相传递时，若气气相向液相传递时，若气体的溶解度低，则体的溶解度低，则阻力主阻力主要来自液膜。要来自液膜。水污染控制工程水污染控制工程 第十二章第十二章气气 体体 传传 递递 原原 理理 在废水生物处理系统中，氧的传递速率可用下式表示：在废水生物处理系统中，氧的传递速率可用下式表示： 式中：式中：d dMM/d/dt t 气体传递速率，单位时间内通过界面气体传递速率，单位时间内通过界面 扩散的物质数量；扩散的物质数量； D D 气体扩散系数；气体扩散系数； A A 气体扩散通过的面积；气体扩散通

5、过的面积； c cS S 与界面氧分压对应的溶液饱和浓度；与界面氧分压对应的溶液饱和浓度； c c 气体在溶液中的浓度。气体在溶液中的浓度。 溶液中气体浓度梯度溶液中气体浓度梯度 L 扩散路程的长度扩散路程的长度 而而d dM M =V Vdcdc，则上式可改写成：，则上式可改写成：)(ddLsccDAtM)(ddLccVAKtcsLscc水污染控制工程水污染控制工程 第十二章第十二章 通常通常项用项用来代替，由此上式变为：来代替，由此上式变为： 将上式进行积分，可求得总的传质系数：将上式进行积分，可求得总的传质系数：tKccccdtKccdcLassttLaccs303.2)lg()lg(1

6、22121为提高氧传递速率，可以从两个方面考虑：为提高氧传递速率，可以从两个方面考虑：（1 1）提高）提高K KLaLa值：加强液相主体的紊流程度，降低液膜厚度，值：加强液相主体的紊流程度，降低液膜厚度，加速气、液界面更新，采用微孔曝气。加速气、液界面更新，采用微孔曝气。（2 2）提高）提高c cS S值：提高气相中的氧分压，采用纯氧曝气、深井曝值：提高气相中的氧分压，采用纯氧曝气、深井曝气等。气等。)(ddsLaccKtc水污染控制工程水污染控制工程 第十二章第十二章水污染控制工程水污染控制工程 第十二章第十二章tKccccdtKccdcLassttLaccs303.2)lg()lg(122

7、121lgs1s2C - CC - C12.4.1 12.4.1 气体传递理论气体传递理论水污染控制工程水污染控制工程 第十二章第十二章2 2、氧转移的影响因素、氧转移的影响因素l 水质水质l 水温水温l 氧分压氧分压 KLa值受污水水质的影响，把用于清水测出的值用于污水，要采用修正系数，同样清水的cs值要用于污水要乘以系数，则：)()()()(ssLaLa清清水水污污水水清清水水污污水水ccKK水污染控制工程水污染控制工程 第十二章第十二章水质对氧转移的影响水质对氧转移的影响水温对氧转移的影响水温对氧转移的影响水污染控制工程水污染控制工程 第十二章第十二章（1）水温升高，液体的粘滞度会降低，

8、有利于氧分子的转）水温升高，液体的粘滞度会降低，有利于氧分子的转移，因此移，因此KLa值将提高；水温降低，则相反。温度对值将提高；水温降低，则相反。温度对KLa值值的影响以下式表示：的影响以下式表示： KLa（T）KLa（20）分别为水温分别为水温T C和和20 C 时的氧总转移系数；时的氧总转移系数；T为设计水温为设计水温 。)20()20()(024. 1TLaTLaKK水温对氧转移的影响水温对氧转移的影响水污染控制工程水污染控制工程 第十二章第十二章（2）水温对水的饱和溶解氧化浓度（）水温对水的饱和溶解氧化浓度（Cs）的影响：水温升）的影响：水温升高，高，Cs值就会下降，在不同温度下，蒸

9、馏水中的饱和溶解值就会下降，在不同温度下，蒸馏水中的饱和溶解氧浓度可以从表中查出。氧浓度可以从表中查出。 总的来说，水温降低有利于氧的转移总的来说，水温降低有利于氧的转移氧分压对氧转移的影响氧分压对氧转移的影响水污染控制工程水污染控制工程 第十二章第十二章压力增高，压力增高，Cs值提高，值提高，Cs值与压力值与压力(P)之间存在着如下关系：之间存在着如下关系： )760(5)760()(10013. 1ssPsCPCC510013.1P其中，其中，氧分压对氧转移的影响氧分压对氧转移的影响水污染控制工程水污染控制工程 第十二章第十二章对于鼓风曝气系统，曝气装置是被安装在水面以下，其对于鼓风曝气系

10、统，曝气装置是被安装在水面以下，其Cs值值以扩散装置出口和混合液表面两处饱和溶解氧浓度的平均值以扩散装置出口和混合液表面两处饱和溶解氧浓度的平均值Csm计算：计算： 其中，其中，Ot为从曝气池逸出气体中含氧量的百分率，为从曝气池逸出气体中含氧量的百分率，%52110013. 1212121btssssmPOCCCCAAtEEO12179121EA 氧利用率，氧利用率，%，小气泡一般在，小气泡一般在6% 12%之间；之间；Pb 安装曝气装置处的绝对压力，可以按下式计算：安装曝气装置处的绝对压力，可以按下式计算：HPPb3108 . 9P 曝气池水面的大气压力，曝气池水面的大气压力，P1.0131

11、05 Pa；H 曝气装置距水面的距离，曝气装置距水面的距离，m。12.4 12.4 气体传递原理与曝气设备气体传递原理与曝气设备 水污染控制工程水污染控制工程 第十二章第十二章12.4.2 12.4.2 曝气系统计算曝气系统计算水污染控制工程水污染控制工程 第十二章第十二章1 1、氧转移速率的计算、氧转移速率的计算 2 2、氧转移效率的计算、氧转移效率的计算3 3、供气量的计算、供气量的计算4 4、曝气系统设计的一般程序、曝气系统设计的一般程序 1 1、氧转移速率的计算、氧转移速率的计算VCKVCCKVdtdCRsmLaLsmLa)20()20()20()20(0VCCKRLTsmTLa)()

12、20()20(024. 1LTsmTsmCCCRR)()20()20(0024.1式中式中CL曝气池混合液中的溶解氧浓度，一般按曝气池混合液中的溶解氧浓度，一般按2 mg/l来考虑。来考虑。式中式中 CL 水中的溶解氧浓度，对于脱氧清水水中的溶解氧浓度，对于脱氧清水CL=0; V 曝气池的体积，曝气池的体积， 标态下，转移到一定体积水中的总氧量（标态下，转移到一定体积水中的总氧量（R0，kg/h）为）为 实际条件下，转移到相同体积污泥混合液中的总氧量（实际条件下，转移到相同体积污泥混合液中的总氧量（R）为）为 水污染控制工程水污染控制工程 第十二章第十二章FF2 2、氧转移效率的计算、氧转移效

13、率的计算氧转移效度（氧转移效度（EA）为）为 cAORE0式中式中 EA 氧转移效率，一般的百分比表示；氧转移效率，一般的百分比表示； OC 供氧量，供氧量，kg O2/h ssCGGO28. 0331. 1%2121% 氧在容气中的占的百分比；氧在容气中的占的百分比； 1.331 20 C时氧的容重，时氧的容重，kg/m3；Gs 供气量，供气量，m3/h。水污染控制工程水污染控制工程 第十二章第十二章3 3、供气量的计算、供气量的计算供气量（供气量（GS）为）为 l 对于鼓风曝气系统，各种曝气装置的对于鼓风曝气系统，各种曝气装置的EA值是制造厂家值是制造厂家 通过清水试验测出的，随产品向用户

14、提供；通过清水试验测出的，随产品向用户提供；l 对于机械曝气系统，按求出的对于机械曝气系统，按求出的R0值，查找厂家向用户值，查找厂家向用户提供其设备的提供其设备的R0值。值。水污染控制工程水污染控制工程 第十二章第十二章AsERG28.004 4、曝气系统设计的一般程序、曝气系统设计的一般程序水污染控制工程水污染控制工程 第十二章第十二章AsERG28.00A. 鼓风曝气系统鼓风曝气系统LTsmTsmCCCRR)()20()20(0024.1F4 4、曝气系统设计的一般程序、曝气系统设计的一般程序水污染控制工程水污染控制工程 第十二章第十二章A. 鼓风曝气系统鼓风曝气系统4 4、曝气系统设计

15、的一般程序、曝气系统设计的一般程序水污染控制工程水污染控制工程 第十二章第十二章B. 机械曝气系统机械曝气系统LTsmTsmCCCRR)()20()20(0024. 112.4 12.4 气体传递原理与曝气设备气体传递原理与曝气设备 水污染控制工程水污染控制工程 第十二章第十二章水污染控制工程水污染控制工程 第十二章第十二章 曝 气 设 备 曝 气 设 备 鼓风曝气机械曝气空气净化器 鼓 风 机 空气输配管系统 扩 散 器 竖式曝气机表面曝气机卧式曝气机水污染控制工程水污染控制工程 第十二章第十二章鼓风曝气空气净化器 鼓 风 机 空气输配管系统 扩 散 器 空气净化器的目的是改善整个曝气系统的

16、运行状态和防止扩散器阻塞。水污染控制工程水污染控制工程 第十二章第十二章鼓鼓风风曝曝气气系系统统的的组组成成过滤器与进口消音器 过滤器压力损失监测水污染控制工程水污染控制工程 第十二章第十二章鼓风曝气空气净化器 鼓 风 机 空气输配管系统 扩 散 器 鼓风机供应压缩空气 风量要满足生化反应所需的氧量和能保持混合液悬浮固体呈悬浮状态。 风压要满足克服管道系统和扩散器的摩阻损耗以及扩散器上部的静水压。罗茨鼓风机：适用于中小型污水厂，噪声大，必须采取消音、隔音措施离心式鼓风机：噪声小，效率高，适用于大中型污水厂水污染控制工程水污染控制工程 第十二章第十二章常用鼓风机形式 1. 容积式风机: 罗茨鼓风

17、机、回转风机水污染控制工程水污染控制工程 第十二章第十二章水污染控制工程水污染控制工程 第十二章第十二章三叶式罗茨鼓风机外型水污染控制工程水污染控制工程 第十二章第十二章2. 离心鼓风机丹麦HV-Turbo风机英国Howden风机常用鼓风机形式 单级高速鼓风机进出口导叶片水污染控制工程水污染控制工程 第十二章第十二章常用鼓风机形式常用鼓风机形式 美国Power Mizer多级风机常用鼓风机形式常用鼓风机形式 多极离心风机水污染控制工程水污染控制工程 第十二章第十二章离心鼓风机房水污染控制工程水污染控制工程 第十二章第十二章鼓风机旁通与旁通消音器鼓风曝气空气净化器 鼓 风 机 扩 散 器 空气输

18、配管系统 负责将空气输送到空气扩散器。要求沿程阻力损失小,曝气设备各点压力均衡,空气干管和支管流速符合设计要求，配备必要的手动阀和电动调节阀门。水污染控制工程水污染控制工程 第十二章第十二章鼓风曝气空气净化器 鼓 风 机 扩 散 器 扩散器的作用是将空气分散成空气泡,增大空气和混合液之间的接触界面，把空气中的氧溶解于水中。空气输配管系统小气泡扩散器中气泡扩散器大气泡扩散器微气泡扩散器扩散器的类型剪切分散空气曝气器100um15mm2-3mm1.5mm水污染控制工程水污染控制工程 第十二章第十二章水污染控制工程水污染控制工程 第十二章第十二章微孔曝气管 微孔曝气管微孔曝气盘 水污染控制工程水污染

19、控制工程 第十二章第十二章水污染控制工程水污染控制工程 第十二章第十二章微孔曝气器安装示意图水污染控制工程水污染控制工程 第十二章第十二章微孔曝气器实际安装情况水污染控制工程水污染控制工程 第十二章第十二章微孔曝气设备安装 水污染控制工程水污染控制工程 第十二章第十二章微孔曝气设备的运行状况 曝 气 设 备 鼓风曝气机械曝气空气净化器 鼓 风 机 空气输配管系统 扩 散 器 竖式曝气机表面曝气机卧式曝气机水污染控制工程水污染控制工程 第十二章第十二章机械曝气：表面曝气机 表面曝气机充氧原理： (1)曝气设备的提水和输水作用，使曝气池内液体不断循环流动, 从而不断更新气液接触面, 不断吸氧； (2)曝气设备旋转时在周围形成水跃，并把液体抛向空中，剧烈搅动而卷进空气； (3)曝气设备高速旋转时，在后侧形成负压区而吸入空气。水污染控制工程水污染控制工程 第十二章第十二章机械曝气：表面曝气机 曝气的效率取决于：曝气机的