實(shí)驗(yàn)六曝氣充氧實(shí)驗(yàn)

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