幾種倒傘型表面曝氣機(jī)充氧性能實(shí)驗(yàn)研究

1、幾種倒傘型表面曝氣機(jī)充氧性能實(shí)驗(yàn)研究論文導(dǎo)讀：曝氣器在測(cè)試條件下氧總轉(zhuǎn)移系數(shù)。曝氣器充氧能力qc公式。曝氣器理論動(dòng)力效率E。水體平均流速V處理。氧總轉(zhuǎn)移系數(shù)，幾種倒傘型表面曝氣機(jī)充氧性能實(shí)驗(yàn)研究。關(guān)鍵詞：倒傘型表面曝氣機(jī)，氧總轉(zhuǎn)移系數(shù)，充氧能力，氧利用率，動(dòng)力效率，平均流速生物處理是目前國(guó)內(nèi)外污水處理工程中最常用也是最主要的處理方法，其中好氧生物處理法的應(yīng)用最為廣泛。而曝氣是好氧生物處理系統(tǒng)的重要環(huán)節(jié)，它的作用是向反應(yīng)器內(nèi)充氧，保證微生物生化作用所需的氧氣，同時(shí)保證反應(yīng)器內(nèi)微生物、有機(jī)物、溶解氧三者的充分混合，為微生物創(chuàng)造有利的生化反應(yīng)條件1。據(jù)可靠研究表明曝氣設(shè)備是生物處理法耗電做多的設(shè)備，

2、約占整個(gè)污水處理系統(tǒng)的80%。因此提高曝氣設(shè)備的動(dòng)力效率是降低水處理成本的關(guān)鍵因素。目前常用的處理工藝有氧化溝工藝、SBR工藝、A/0工藝等。由于氧化溝工藝具有較好的脫氮除磷效果并且運(yùn)行維護(hù)方便在我國(guó)成為新建污水處理的首選工藝2。氧化溝工藝主要以表面曝氣方式為主近年來(lái)，也有微孔曝氣方式的氧化溝工藝投入使用。氧化溝工藝采用的曝氣設(shè)備主要有：轉(zhuǎn)刷曝氣機(jī)、轉(zhuǎn)盤(pán)曝氣機(jī)和倒傘曝氣機(jī)，倒傘曝氣機(jī)因具有良好的充氧效率和推流能力而應(yīng)用最為廣泛3。論文檢測(cè)，氧總轉(zhuǎn)移系數(shù)。它是利用葉輪的高速旋轉(zhuǎn),推動(dòng)污水上下翻騰并前進(jìn),同時(shí)空氣中的氧氣迅速溶入液相,可以同時(shí)完成對(duì)污水充氧、攪拌和推流三大作用4。目前國(guó)內(nèi)對(duì)表曝氣器

3、的性能進(jìn)行了一些研究，但其中大多都是集中在測(cè)試方法和數(shù)值模擬計(jì)算方面5-7。而本研究則是通過(guò)對(duì)安徽某科技公司產(chǎn)自行研究的幾種倒傘型表面曝氣器葉輪的充氧性能進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)模擬試驗(yàn)，并通過(guò)試驗(yàn)研究分析了葉片安裝角度、片數(shù)及推流能力三者之間關(guān)系，為今后的設(shè)備設(shè)計(jì)優(yōu)化提供新的參考。1計(jì)算公式曝氣器的充氧性能主要是由氧的總轉(zhuǎn)移系數(shù)氧總轉(zhuǎn)移系數(shù)KLa、充氧能力qc、氧利用率E、理論動(dòng)力效率Ep四個(gè)主要參數(shù)來(lái)衡量。1.1 氧的總轉(zhuǎn)移系數(shù)KLa8dC/dt=KLa(Cs-C)（1）將上式積分整理后有l(wèi)n(Cs-C)=ln(Cs-C0)-KLat （2）式中：Cs水中飽和溶解氧濃度，mg/L；C與曝氣時(shí)間t相應(yīng)的水中

4、溶解氧濃度，mg/L；t 曝氣時(shí)間，min；KLa曝氣器在測(cè)試條件下氧總轉(zhuǎn)移系數(shù)，l/min；利用上式，作ln(Cs-C0)-ln(Cs-C)和t的曲線，該曲線的斜率即為氧轉(zhuǎn)移系數(shù)KLa。標(biāo)態(tài)下，曝氣器氧總轉(zhuǎn)移系數(shù)KLasKLas=Kla20-T （3）式中：KLas標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)測(cè)試條件下曝氣器總轉(zhuǎn)移系數(shù)，l/min；KLa測(cè)試水溫條件下曝氣器總轉(zhuǎn)移系數(shù)，1/min；T 測(cè)試水溫，；溫度修正系數(shù)1.024.1.2 曝氣器充氧能力qc公式8qc=KLasVCs（20）=0.55VKLa （4）式中：qc標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)，測(cè)試條件下，曝氣器充氧能力，kg/h；V測(cè)試水池中水的體積，m3；Cs（20）20水中飽

5、和溶解氧濃度9.17，mg/L；0.55=60/10009.17.1.3 曝氣器理論動(dòng)力效率E8與曝氣器充氧時(shí)所耗理論功率NTE=qc/NT （5）NT=N0IT/I0 （6）式中：E標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)，測(cè)試條件下曝氣器充氧理論動(dòng)力效率，kg/kwh；qc曝氣器充氧能力，kg/h；NT曝氣器充氧時(shí)所耗理論功率，只考慮曝氣充氧所消耗的有用功，kwh；N0曝氣器的額定功率，kwh；IT曝氣器的實(shí)際電流，A；I0曝氣器的額定電流，A；1.4 水體平均流速V處理V=V1+V2+VN/NVN各點(diǎn)的流速，m/s；N一共的測(cè)試次數(shù)；2實(shí)驗(yàn)裝置及測(cè)試設(shè)備2.1 測(cè)試裝置由于大型倒傘型曝氣機(jī)進(jìn)行測(cè)試需要池體的容積較大，一

6、是這種池體不方便去尋找；二是多次試驗(yàn)下來(lái)，成本較高。因此本研究重點(diǎn)采用了模擬試驗(yàn)技術(shù)路線。我們選用安徽合肥朱磚井污水處理廠“863氧化溝中試試驗(yàn)基地”，氧化溝面106.2m2，測(cè)試不同葉輪時(shí)候水體浸沒(méi)深度均與葉輪面平行。2.2 被測(cè)設(shè)備根據(jù)氧化溝我們按比例縮小了曝氣器的功率參數(shù)，再參照該功率，將葉片各尺寸也相應(yīng)縮小。論文檢測(cè)，氧總轉(zhuǎn)移系數(shù)?？s小后的倒傘曝氣機(jī)參數(shù)：葉輪直徑800mm，電機(jī)功率3kw。6種葉輪名稱(chēng)及規(guī)格如表1所示：表1 6種葉輪名稱(chēng)及規(guī)格Table 1 name and specification of six impellers 1# DSC080（7片0） 2# DSC080

7、（9片10） 3# DSC080（7片0）見(jiàn)注 4# DSC080（7片10） 5# DSC080（10片10） 6# DSC080（10片0） 注：1#、3#倒傘的葉輪葉片設(shè)計(jì)有所不同，1#葉片面積雖然和3#相同，但是1#吃水深，導(dǎo)流輻板斜角大。 1#4#號(hào)我們定義為C型號(hào)倒傘葉輪，5#和6#號(hào)定義為D型號(hào)倒傘葉輪，形狀如圖1和圖2所示。圖1 C型倒傘葉輪Fig1 C model of Inverted umbrella surface圖2 D型號(hào)倒傘葉輪Fig 2 D model ofInverted umbrella surfaceC型號(hào)除了1#葉輪以外，其他3個(gè)葉輪只是葉片多少和安裝傾

8、斜角度有所區(qū)別，D型葉輪之間只有設(shè)計(jì)角度有所區(qū)別，D型號(hào)們每次只在1處更換葉輪，其他兩處倒傘均關(guān)閉。黑方塊位置為測(cè)試流速點(diǎn)，均在離倒傘1下游水平距離為9m的水平面上，每點(diǎn)分別測(cè)試距離水面0.5m、1m、1.5m三處流速。3 試驗(yàn)步驟3.1 測(cè)試條件為了進(jìn)行比較，我們測(cè)試均在水溫22C左右，一個(gè)大氣壓下，葉輪轉(zhuǎn)速為75rap/min，葉輪均處于設(shè)計(jì)水位條件下，從上午9點(diǎn)開(kāi)始到下午3點(diǎn)結(jié)束。溶解氧的飽和濃度Cs參考各種溫度下飽和溶解氧值經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)。3.2 測(cè)試方法采用間歇非穩(wěn)態(tài)法測(cè)試9，即測(cè)試水體的體積不變，在曝氣過(guò)程中，水中溶解氧濃度C隨曝氣時(shí)間t而變的方法。測(cè)試時(shí)先投加工業(yè)用亞硫酸鈉對(duì)水體圖3

9、溶氧儀及測(cè)試流速點(diǎn)布置示意圖Fig 3 Schematic diagram of dissolved oxygeninstrument and test velocity points葉片與C型號(hào)2#-4#葉片設(shè)計(jì)參數(shù)相同。D型號(hào)比C型號(hào)優(yōu)勢(shì)在于D型號(hào)葉片可以方便拆卸，在運(yùn)輸和維修更換上更便利。2.3 主要儀器2臺(tái)德國(guó)WTW便攜式溶氧儀Multi 340i，探頭為Galvanic溶氧電極 Cellox 325。精度等級(jí)0.01，帶溫度顯示，可自動(dòng)儲(chǔ)存500組數(shù)據(jù)。1臺(tái)流速儀為北京渠道科學(xué)器材有限公司生產(chǎn)的6526號(hào)STARFLOW超聲波多普勒流量計(jì)，可以測(cè)流速、水位、溫度。2.4 溶氧儀及測(cè)量流速點(diǎn)布置溶氧儀及測(cè)量流速點(diǎn)布置如圖3所示圓圈為溶氧儀放置位置，溶氧儀A在離倒傘1上游水平距離9m，溶氧儀B在離倒傘1下進(jìn)行脫氧，以Co2+為催化劑，在水中溶解氧降至零后開(kāi)始曝氣，記錄水中溶解氧濃度隨曝氣時(shí)間的變化，而后計(jì)算出Kla值。然后轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的氧總轉(zhuǎn)移系數(shù)Klas，計(jì)算曝氣機(jī)充氧能力qc。根據(jù)測(cè)試時(shí)電機(jī)