實(shí)驗(yàn)六曝氣充氧實(shí)驗(yàn)_第1頁(yè)
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1、實(shí)驗(yàn)兀曝氣充氧實(shí)驗(yàn)時(shí)間:2021.02.02創(chuàng)作:歐陽(yáng)術(shù)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康幕钚晕勰喾ㄌ幚磉^(guò)程中曝氣設(shè)備的作用是使空氣、活性污 泥和污染物三者充分混合,使活性污泥處干懸浮狀態(tài),促使氧 氣從氣相轉(zhuǎn)移到液相,從液相轉(zhuǎn)移到活性污泥上,保證傲生物 有足皤的氧對(duì)有機(jī)污染物進(jìn)行氧化降解。由于氧的供給是保證 生化處理過(guò)程正常進(jìn)行的主要因素之一,因而需通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)定 氧的總傳遞系數(shù)KLa,評(píng)價(jià)曝氣設(shè)備的供氧能力和動(dòng)力效率,為 合理的選擇曝氣設(shè)備提供理論依據(jù)。通過(guò)本實(shí)驗(yàn)希望達(dá)到以下 目的:1、加深理解曝氣充氧機(jī)理及敷響因素;2、掌握測(cè)定曝氣設(shè)備的氧總傳遞系數(shù)和充氧能力的方法;3、了解各種測(cè)試方法和數(shù)據(jù)整理的方法。二、實(shí)驗(yàn)

2、原理所謂曝氣就是人為的通過(guò)一些設(shè)備,加速向水中傳遞氧的 一種過(guò)程?,F(xiàn)行通過(guò)曝氣方法主要有三種,即鼓風(fēng)曝氣、機(jī)械 曝氣、鼓風(fēng)機(jī)械曝氣。鼓風(fēng)曝氣是將由鼓風(fēng)機(jī)送出的壓縮空氣 通述管道系統(tǒng)送到安裝在曝氣池油底的空氣擴(kuò)散裝置(曝氣 器),然后以微小氣泡的形式逸岀,在上升的過(guò)程中與混合液 接觸、擴(kuò)散,使氣泡中氧轉(zhuǎn)移到混合液中支。機(jī)械曝氣則是利 用安裝在水面的葉輪的高速轉(zhuǎn)動(dòng),刷烈攪動(dòng)水面,產(chǎn)生水趺, 使液面與空氣接觸的表面不斷更新,使空氣中的氧轉(zhuǎn)移到混合 液中去。曝氣的機(jī)理可用若干傳質(zhì)理論來(lái)加以解釋,但水處理 界比較公汰的是劉易斯(Lewis)于懷特曼(Whitman)創(chuàng)建的 雙膜理論。雙膜理論是基于在氣液

3、兩相界面存在著兩層膜(氣 膜和液膜)的物理模型。它的內(nèi)容是:在氣液兩相接觸界面兩 側(cè)存在著氣膜和液膜,它們處于層流狀態(tài),氣體分子從氣相主 體以分子擴(kuò)散的方式經(jīng)過(guò)氣膜和液膜進(jìn)人液相主題,氧轉(zhuǎn)移的 動(dòng)力為氣膜中的氧分壓梯度和液膜中的氧的濃度梯度,傳遞的 阻力存在于氣膜和浪膜中,而且壬要存在于液膜中。如圖所 示:雙膜理論模型敷響氧轉(zhuǎn)移的因素主要有溫度、污水性質(zhì)、氧分壓、水的 紊流成部、氣液之間接眥時(shí)間和面枳等。氧轉(zhuǎn)移的基本方程式為de式中dt液相主體中氧轉(zhuǎn)移速度mg/仆min)Cs一液膜處報(bào)和溶解氧濃度(mg/L ) C一的相主休中溶解氧濃度(mg/L) KLa為氧總轉(zhuǎn)移系數(shù)Dl氧分子在液膜中的擴(kuò)散

4、系數(shù)A一氣液兩相接觸界面面枳(n?)X,一液膜厚度(m)V一曝氣液體容枳(L)由于液膜厚度Xf及兩相接觸界面面枳很難確定,因而用氧總 轉(zhuǎn)移系如Ks值代替。Klh值與溫度、水紊動(dòng)性、氣液接顒面面 枳等有關(guān)。它指的是在單位傳質(zhì)動(dòng)力下,單位時(shí)間內(nèi)向單位曝 氣液體中充氧量,它是反映氧轉(zhuǎn)移速度的重要指標(biāo)。式中:KLa氧總轉(zhuǎn)移系數(shù),1/min;t、to曝氣時(shí)間,min;po 曝氣開始時(shí)燒杯內(nèi)落解氧濃度(to=O時(shí),Co=? mg/L ) , mg/L;ps 燒杯內(nèi)溶液飽和溶解氧值,mg/L;pt曝氣某時(shí)刻t時(shí),燒杯內(nèi)溶財(cái)解氧濃度,mg/L評(píng)價(jià)曝氣設(shè)備充氧能力的方法有兩ft:(1)不穩(wěn)定狀態(tài)下的 曝氣試驗(yàn),

5、即試驗(yàn)過(guò)程中溶解氧濃度是變化的,由零増J1II到飽 和濃度;穩(wěn)定狀態(tài)下的試驗(yàn),即試驗(yàn)過(guò)程中落解氧濃度保持不 變。本實(shí)驗(yàn)僅進(jìn)行在實(shí)驗(yàn)室條件下進(jìn)行的淸水和污水在不穩(wěn)定 狀態(tài)下的曝氣試驗(yàn)。三、實(shí)驗(yàn)披備及儀器1、實(shí)驗(yàn)裝置如圖2、卷尺3、溶解氧測(cè)定儀4、燒杯(100mL)配玻棒5、廿時(shí)表6、無(wú)水亞確酸鋼7、催化劑:氯化鉆8、電子天平四、實(shí)驗(yàn)步躱1、向模型曝氣池注入自來(lái)水至曝氣葉輪表面梢高處,用卷 尺測(cè)出模型曝氣油內(nèi)水的髙度H ( m) f 0模型曝氣油的直徑D (m),進(jìn)而廿算岀模型曝氣池的容枳(V,亦或L)。注意:注水時(shí)水的浦速不能過(guò)大,應(yīng)避免模型曝氣泊中注 入的原水含有氣泡。2、伙真預(yù)習(xí)溶氧儀的使用

6、方法,用膠帶將根化校正垃的溶 氧儀探頭IB綁在大玻棒上,并將探頭伸人水下1/2處。注意=在實(shí)驗(yàn)11程中,探頭伸入水下的深度應(yīng)盡量保持一 致,并要避免溶氧儀探頭與曝氣頭相接徼。3、啟動(dòng)曝氣葉輪,使其緩慢轉(zhuǎn)動(dòng)(注意:僅使水流流動(dòng), 不能產(chǎn)生氣泡),用洛氧儀測(cè)定自來(lái)水水溫和水中溶解氧值, 當(dāng)溶氧儀數(shù)值穩(wěn)定時(shí)圮錄其為初始溶解氧濃度P0o4、根據(jù)P0廿算實(shí)驗(yàn)所需要的消氧劑N32SO3和催化劑 CoCh的量,并稱取。Na2SO3+l/2O2=Na2SO41 )腕氧劑(無(wú)水亞礪酸鈉)用量:從上面的反應(yīng)式可以知道,每去除lmg溶解氧,需要7.9mgNa2SO3o根據(jù)池子的容稅和自來(lái)水的溶解氧濃度,可以算 岀N

7、azSOs的理論需要量。實(shí)際投加量應(yīng)為理論值的150% 200% o廿算方法如下:Wl=Vxp0x7.9x ( 150%-200% )式中W1為Na2SO3的實(shí)際投加量,mg。2)催化劑(氯化箔)用量:催化劑氯化站的投加量按維持汕子中的站離子濃度為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為CoCh的實(shí)際投加量,mgo5、將Na2SO3和CoCh用蒸福水樣溶解后投規(guī)在曝氣葉輪 處。注意:因N32SO3和CoCh 取量較少,應(yīng)多次沖洗稱量 瓶,并將沖洗水倒入模型池內(nèi)。6、彳寺溶解氧讀數(shù)為零時(shí),加快葉輪轉(zhuǎn)速,使模型池內(nèi)呈現(xiàn) 曝氣充氧狀態(tài),此時(shí)開

8、始廿時(shí),每隔lmin測(cè)定油內(nèi)溶解氧值, 直至溶解氧值不再增長(zhǎng)為止,此時(shí)即為飽和溶解氧濃度pso I 后關(guān)廚曝氣裝置。注意:因圮錄時(shí)間同隔較短,兩人應(yīng)充分合作。一人控倒 溶解氧探頭,避免溶氧儀探頭和曝氣盤接敷,一人記錄。五、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及結(jié)果整理1、測(cè)定并記錄實(shí)驗(yàn)基本參數(shù),記錄格式如下:實(shí)驗(yàn)日期年月曰模型曝氣也內(nèi)徑D=m,高度H=m實(shí)驗(yàn)條件下自來(lái)水的ps=mg/L表1原始實(shí)驗(yàn)記錄表水樣體積V: L;水溫:°C;初始溶解氧濃度p0:mg/L無(wú)水亞硫酸鈉用量:g;氯化鉆用量:g測(cè)量時(shí)間1t (min)233.54.04.55溶解氧濃度 p (mg/L)Ps-P(mg/L)2、數(shù)據(jù)整理。1)以洛

9、解氧濃度p為縱坐標(biāo)、時(shí)間為橫坐標(biāo),作p與的 關(guān)系曲線。2)根據(jù)pt曲線廿算相應(yīng)于不同p值的dp/dt,記錄于表2 中。表2不同p值的dp/dtp (mg/L)dp /dt(mg/(L min)3 )以dp/dt為縱坐標(biāo)、ps-p為橫坐標(biāo),繪制岀dp/dt與p的關(guān)系曲線,得到直線的斜率為所求的KLao (或充氧時(shí)同t為1 °橫坐標(biāo),水中洛解氧濃度變化忘&為縱坐標(biāo),作圖繪制充氧 曲線,所停直線的斜率即為KLao )4)it算溫度修正系U K,根據(jù)KLa ( T ),求氧總轉(zhuǎn)移系 數(shù) KLa ( 20 )K=1.024(2°-t,KLa(2o)=K- KLa(T)= 1.024(20T>x KLa(T)5)廿算充氧設(shè)備充氧能力OC:單位時(shí)間內(nèi)轉(zhuǎn)移到液體中 的氧量。表面曝氣時(shí) OC= KLa(2o)-ps-V kgO2/h式中:ps一1 atm下,20 °C時(shí)溶解氧他和值,ps=9.17mg/LV曝氣池有效體枳,m3.6)廿算曝氣設(shè)備動(dòng)力效率Ep。卩 N kg/kWh式中:N-理論功率

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