曝气充氧试验

曝气充氧实验一、实验目的：了解氧转移的机理及影响因素掌握曝气设备氧总转移系数Kla值的测定方法掌握非耗氧生物污水α、β的测定方法掌握评价曝气设备充氧性能指标的计算方法二、实验原理活性污泥法是天然水体自净作用的强化和人工化。强化的手段是通过曝气来实现的，以达到：曝气池中有足够的氧，保证活性污泥微生物生化作用所需氧；保持曝气池内微生物、有机物、溶解氧三者充分混合。所谓曝气就是人为的通过一些设备，加速向水中传递氧的过程。对于氧转移的机理主要是双膜理论。它的主要内容是：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入液相主体，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液膜中，而且主要是存在于液膜中，如下图所示。1、清水充氧曝气系统的理论充氧能力是指20℃、1.01X105Pa影响氧转移的因素有曝气水水质、曝气水水温、氧分压、气液之间的接触面积和时间、水的絮流程度等。氧转移的基本方程式为：dC/dt=Kla(Cs-C)（1）Kla=Dl*A/Xf*V（2）式中dC/dt------液相主体中氧转移速度[mg/(l.min)];Cs----------液膜处饱和溶解氧浓度(mg/l);C----------液相主题中溶解氧浓度(mg/l);Kla---------氧总转移系数;Dl----------氧分子在液膜中的扩散系数;A-----------气液两相接触界面面积(m2);Xf----------液膜厚度(m)V----------曝气液体容积(l)。由于液膜厚度Xf及两相接触界面面积很难确定，因而用氧总转移系数Kla值代替。Kla值与温度、水絮动性、气液接触面面积等有关。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入氧量，它是反映氧转移速度的重要指标。将（1）式积分整理得到曝气设备氧总转移系数Kla值计算式，即Kla=2.303/t*ln((Cs-Co)/(Cs-Ct))（2）式中Cs----------曝气筒内液体饱和溶解氧浓度Co----------曝气初始时，曝气筒内溶解氧浓度（一般取T=0时，Co=0）Ct-----------t时刻曝气筒内溶液溶解氧浓度t-------------曝气时间Kla---------氧总转移系数将（2）式整理得ln((Cs-Co)/(Cs-Ct))=Kla/2.303*t(3)由（3）式可见，以ln(Cs-Co)/(Cs-Ct)为纵坐标，t为横坐标，绘制直线，通过图解法求得直线斜率可以确定Kla值。2、不含耗氧微生物的污水充氧实验曝气水的水质对氧转移的影响表现在以下两个方面：（1）由于待曝气充氧的污水中含有各种各样的杂质，它们会对氧的转移产生一定的影响。所以相对于清水，污水曝气充氧得到的氧转移系数K’la会比清水的氧转移系数Kla值低，为此引入修正系数αα=K’la/Kla（2）由于污水中含有大量盐分，它会影响氧在水中的饱和度，相对于相同条件下清水而言，污水中氧的饱和度C’s要比清水中的饱和度Cs低，为此引入修正系数ββ=C’s/Cs相应的氧转移方程式可表示为dC/dt=K’la(C’s-Ct)本实验采用间歇非稳态实验方法，即在实验过程中不进水也不出水的实验方法对清水和污水进行对照实验，求出清水的Kla、Cs和污水的K’la、C’s值,继而求出α、β值。三、实验设备曝气筒空气压缩机转子流量计溶解氧浓度分析仪四、实验用试剂脱氧剂：无水亚硫酸钠催化剂：氯化钴五、实验操作1、登录进入实验后，会出现“登录”对话框，如下图所示请认真填写班级、姓名、学号三项内容，这三项内容将被记录到实验报告文件当中。2、实验主界面实验主界面如下图所示溶解氧浓度分析仪界面4、添加脱氧剂界面注水打开进水阀向曝气筒中注水至溢流管液位。测定饱和溶解氧浓度。打开压缩机开关和出口阀，向曝气筒中的待测水充氧。观察溶解氧分析仪，待饱和后关闭压缩机开关，并记录饱和溶解氧浓度。计算加药量点击脱氧剂瓶，弹出脱氧剂添加画面。根据公式计算出所需的无水亚硫酸钠和氯化钴添加量，并填入文本框中，点确定按钮确认。脱氧过程观察溶解氧浓度的变化，等到溶解氧浓度变为0.00mg/l