氣體傳遞原理和曝氣設備

1、12-4 氣體傳遞原理和曝氣設備氣體傳遞原理和曝氣設備 一、氣體傳遞原理一、氣體傳遞原理 二、氧轉(zhuǎn)移的影響因素二、氧轉(zhuǎn)移的影響因素 三、氧轉(zhuǎn)移速率與供氣量的計算三、氧轉(zhuǎn)移速率與供氣量的計算 四、曝氣設備四、曝氣設備12-412-4氣體傳遞原理和曝氣設備氣體傳遞原理和曝氣設備 活性污泥法三要素：活性污泥法三要素： 引起吸附和氧化分解作用的微生物引起吸附和氧化分解作用的微生物活性污泥活性污泥 處理對象處理對象- -廢水中的有機物。廢水中的有機物。 溶解氧。溶解氧。 必須使微生物，有機物和氧充分接觸，需進行混必須使微生物，有機物和氧充分接觸，需進行混合、攪拌。合、攪拌。 充氧和混合是通過曝氣設備來實

2、現(xiàn)充氧和混合是通過曝氣設備來實現(xiàn)12-412-4氣體傳遞原理和曝氣設備氣體傳遞原理和曝氣設備 一、氣體傳遞原理一、氣體傳遞原理 FickFick定律定律 傳質(zhì)過程：物質(zhì)從一相傳遞到另一相的過程。傳質(zhì)過程：物質(zhì)從一相傳遞到另一相的過程。 曝氣過程中氧從氣相傳遞到液相，靠擴散完成。曝氣過程中氧從氣相傳遞到液相，靠擴散完成。 擴散過程的推動力擴散過程的推動力: :擴散界面兩側物質(zhì)間濃度差。擴散界面兩側物質(zhì)間濃度差。 濃度梯度：擴散過程中單位路程長度上濃度變化值；濃度梯度：擴散過程中單位路程長度上濃度變化值； 濃度梯度的大小影響擴散速度濃度梯度的大小影響擴散速度。12-4氣體傳遞原理和曝氣設備氣體傳遞

3、原理和曝氣設備 一、氣體傳遞原理一、氣體傳遞原理 1.Fick定律定律 擴散的基本定律，表明在靜止或?qū)恿鳡顟B(tài)的介質(zhì)中分子擴散規(guī)律。擴散的基本定律，表明在靜止或?qū)恿鳡顟B(tài)的介質(zhì)中分子擴散規(guī)律。 vd-擴散速率，擴散速率，單位時間內(nèi)通過單位截面積的物質(zhì)數(shù)量單位時間內(nèi)通過單位截面積的物質(zhì)數(shù)量； D-擴散系數(shù)，擴散系數(shù)，與擴散物質(zhì)和介質(zhì)特性及溫度有關與擴散物質(zhì)和介質(zhì)特性及溫度有關。 Fick定律也可表示為：定律也可表示為： 單位時間內(nèi)通過界面的物質(zhì)數(shù)量為單位時間內(nèi)通過界面的物質(zhì)數(shù)量為：ddcvDddMdtdcDAddMdcDAdtd12-4 氣體傳遞原理和曝氣設備氣體傳遞原理和曝氣設備 一、氣體傳遞原理

4、一、氣體傳遞原理 2.2.雙膜理論雙膜理論 氣體分子從氣象轉(zhuǎn)移到液相，經(jīng)過氣、液相界面。氣體分子從氣象轉(zhuǎn)移到液相，經(jīng)過氣、液相界面。 雙膜理論的基本論點：雙膜理論的基本論點： (1)(1)氣液兩相界面附近存在做層流運動的氣膜和液膜，主體湍動氣液兩相界面附近存在做層流運動的氣膜和液膜，主體湍動情況影響膜的厚度。情況影響膜的厚度。 (2)(2)兩膜以外的氣、液相主體中流體充處于湍動，物質(zhì)濃度均勻，兩膜以外的氣、液相主體中流體充處于湍動，物質(zhì)濃度均勻，不存在濃度差，沒有傳質(zhì)阻力，傳質(zhì)阻力僅存在于氣液兩層層流不存在濃度差，沒有傳質(zhì)阻力，傳質(zhì)阻力僅存在于氣液兩層層流膜。膜。 (3)(3)氣液兩相界面上物

5、質(zhì)濃度相平衡，界面上無阻力。氣液兩相界面上物質(zhì)濃度相平衡，界面上無阻力。 (4)(4)氣體分子從氣相向液相傳遞時，若氣體溶解度低，阻力主要氣體分子從氣相向液相傳遞時，若氣體溶解度低，阻力主要來自液膜來自液膜。氧是難溶氣體，溶解度小，傳質(zhì)阻力主要在于液膜。氧是難溶氣體，溶解度小，傳質(zhì)阻力主要在于液膜。12-412-4氣體傳遞原理和曝氣設備氣體傳遞原理和曝氣設備 一、氣體傳遞原理一、氣體傳遞原理 2.2.雙膜理論雙膜理論 氧在氣膜中的傳質(zhì)阻力很小，氣相主體分壓氧在氣膜中的傳質(zhì)阻力很小，氣相主體分壓pG與界面分壓與界面分壓pi相差相差很小，認為很小，認為pG= =pi。這樣界面處溶解氧濃度。這樣界面

6、處溶解氧濃度 cs 是氧分壓為是氧分壓為pG下的下的飽和濃度。飽和濃度。 液膜厚度小，液膜內(nèi)濃度可按直線變化考慮，即：液膜厚度小，液膜內(nèi)濃度可按直線變化考慮，即：sLccdcddM/dt氧傳遞速率，氧傳遞速率，kgO2/h.A氣液界面面積（氣體擴散氣液界面面積（氣體擴散通過的面積），通過的面積），m2；cs、c飽和溶解氧濃度和溶解氧飽和溶解氧濃度和溶解氧濃度，濃度，kgO2m3sLccdMdcDADAdtd12-412-4氣體傳遞原理和曝氣設備氣體傳遞原理和曝氣設備 一、氣體傳遞原理一、氣體傳遞原理 2.2.雙膜理論雙膜理論 液相主體的體積為液相主體的體積為V，則：則： dc/dt-氧轉(zhuǎn)移速率

7、，氧轉(zhuǎn)移速率，kgO2/(m3h) KL-液膜中氧分子的傳質(zhì)系數(shù)，液膜中氧分子的傳質(zhì)系數(shù)，m/h； 以以KLa=KL(A/V )表示氧分子總傳質(zhì)系數(shù)表示氧分子總傳質(zhì)系數(shù)(h-1), 則則： 解決了界面面積無法測量的問題解決了界面面積無法測量的問題()sLdMD AdtccVV()LsdcAKccdtV()LasdcKccdtsLccdMdcDADAdtd12-412-4氣體傳遞原理和曝氣設備氣體傳遞原理和曝氣設備 一、氣體傳遞原理一、氣體傳遞原理 2.2.雙膜理論雙膜理論 積分：積分： 得：得： c1、c2-在在t1、t2時氣體在溶液中濃度時氣體在溶液中濃度,可求出可求出KLa。()Lasdc

8、Kccdt22112121lnlnlglg2.303ctLactsssLaLassdcKdtccccccKtKcccct12-412-4氣體傳遞原理和曝氣設備氣體傳遞原理和曝氣設備 一、氣體傳遞原理一、氣體傳遞原理 3. 影響氧傳遞速率的主要參數(shù)：影響氧傳遞速率的主要參數(shù)： 溶解氧的不飽和程度、氣液接觸面積和液膜厚度。溶解氧的不飽和程度、氣液接觸面積和液膜厚度。 提高氧轉(zhuǎn)移速率辦法：提高氧轉(zhuǎn)移速率辦法： .提高提高KLa值：增加液體紊動、減小液膜厚度、更換氣值：增加液體紊動、減小液膜厚度、更換氣水界面、使氣泡變小、增加氣水接觸面積。水界面、使氣泡變小、增加氣水接觸面積。 .提高提高cs值：增加

9、大氣中的氧分壓值：增加大氣中的氧分壓(純氧曝氣、富氧曝純氧曝氣、富氧曝氣、深井曝氣氣、深井曝氣)。12-4氣體傳遞原理和曝氣設備氣體傳遞原理和曝氣設備 二、氧轉(zhuǎn)移的影響因素二、氧轉(zhuǎn)移的影響因素 1.1.污水水質(zhì)污水水質(zhì) 2.2.液體溫度液體溫度 3.3.氧分壓氧分壓 4.4.液體紊流程度液體紊流程度12-412-4氣體傳遞原理和曝氣設備氣體傳遞原理和曝氣設備 二、氧轉(zhuǎn)移的影響因素二、氧轉(zhuǎn)移的影響因素 1. 污水水質(zhì)污水水質(zhì) 與清水中的不同，廢水含有污染物，在界面處會形成一層分子薄與清水中的不同，廢水含有污染物，在界面處會形成一層分子薄膜；另外膜；另外, 混合液中含有大量活性污泥混合液中含有大量

10、活性污泥, 擴散阻力比清水大。擴散阻力比清水大。 曝氣設備在混合液中曝氣時，曝氣設備在混合液中曝氣時， 氧傳遞速率氧傳遞速率: , 應修正為：應修正為： -因混合液含污泥顆粒而降低傳遞系數(shù)的修正值因混合液含污泥顆粒而降低傳遞系數(shù)的修正值(1) -廢水飽和溶解氧的修正值廢水飽和溶解氧的修正值(1)LasdcKccdt()LasdcKccdt12-412-4氣體傳遞原理和曝氣設備氣體傳遞原理和曝氣設備 二、氧轉(zhuǎn)移的影響因素二、氧轉(zhuǎn)移的影響因素 1. 污水水質(zhì)污水水質(zhì) 、可通過對污水和清水的曝氣充氧試驗測定可通過對污水和清水的曝氣充氧試驗測定, 鼓風曝氣設備鼓風曝氣設備,機機械曝氣設備，械曝氣設備，

11、取值有所不同取值有所不同 (參考教材參考教材)。()()()()LaLassKKcc污水清水污水清水測定測定d0 0/dt/dt的直線方程的直線方程12-4氣體傳遞原理和曝氣設備氣體傳遞原理和曝氣設備 二、氧轉(zhuǎn)移的影響因素二、氧轉(zhuǎn)移的影響因素 2. 溫度溫度 溫度影響溫度影響KLa和和cs值。溫度上升，黏度下降，膜厚度減小，值。溫度上升，黏度下降，膜厚度減小，KLa上升；溫度不同，氧傳遞系數(shù)應修正為：上升；溫度不同，氧傳遞系數(shù)應修正為： KLa (T)水溫為水溫為T時總氧傳遞系數(shù)時總氧傳遞系數(shù) KLa (20)水溫為水溫為20時總氧傳遞系數(shù)時總氧傳遞系數(shù) T-設計計算溫度；設計計算溫度； 1.

12、024-溫度系數(shù)溫度系數(shù)(20)( )(20)1.024TLa TLaKK12-412-4氣體傳遞原理和曝氣設備氣體傳遞原理和曝氣設備 二、氧轉(zhuǎn)移的影響因素二、氧轉(zhuǎn)移的影響因素 2. 溫度溫度 溫度上升溫度上升, , c cs s值下降值下降, , KLa上升上升, 對氧轉(zhuǎn)移有兩種相反的對氧轉(zhuǎn)移有兩種相反的影響影響, , 二者不能完全抵消。但總的來看，溫度降低利于二者不能完全抵消。但總的來看，溫度降低利于氧傳遞，活性污泥法溫度多氧傳遞，活性污泥法溫度多在在1030。怎么理解怎么理解KLa：1. 傳質(zhì)阻力大時，其值小；傳質(zhì)阻力小時，其值大。傳質(zhì)阻力大時，其值?。粋髻|(zhì)阻力小時，其值大。2. 1/K

13、La單位為小時，可以看作全池水溶液溶解氧從單位為小時，可以看作全池水溶液溶解氧從S0增加到增加到飽和的時間。飽和的時間。3. KLa可以看作是混合系數(shù)?？梢钥醋魇腔旌舷禂?shù)。4. 廢水中存在表面活性劑時，對廢水中存在表面活性劑時，對KLa有很大影響。一方面由于表有很大影響。一方面由于表面活性劑在界面上集中，增大了傳質(zhì)阻力，降低面活性劑在界面上集中，增大了傳質(zhì)阻力，降低KLa另一方面，另一方面，由于表面張力降低，使形成的空氣泡尺寸減小，增大了氣泡的由于表面張力降低，使形成的空氣泡尺寸減小，增大了氣泡的比表面積，許多時候由于比表面積，許多時候由于AV的增大超過了的增大超過了KLa的降低，從而使的降低

14、，從而使傳質(zhì)速率增加。傳質(zhì)速率增加。5. KLa一般隨著廢水雜質(zhì)濃度的增大而減小。一般隨著廢水雜質(zhì)濃度的增大而減小。6. KLa也與空氣擴散設備的淹沒深度有關也與空氣擴散設備的淹沒深度有關 (KLa)(KLa)(H1/H2) 12-4 氣體傳遞原理和曝氣設備氣體傳遞原理和曝氣設備 二、氧轉(zhuǎn)移的影響因素二、氧轉(zhuǎn)移的影響因素 3. 氧分壓氧分壓 溶解氧飽和度與氧分壓、含鹽量及溫度有關；分壓增大溶解氧飽和度與氧分壓、含鹽量及溫度有關；分壓增大cs增加，不是標準大氣壓時，增加，不是標準大氣壓時，cs 應乘以修正系數(shù)應乘以修正系數(shù)。5()1.013 10ap實際氣壓12-4 氣體傳遞原理和曝氣設備氣體傳

15、遞原理和曝氣設備 二、氧轉(zhuǎn)移的影響因素二、氧轉(zhuǎn)移的影響因素 3. 氧分壓氧分壓 鼓風曝氣池池底擴散裝置出口氧分壓最大，鼓風曝氣池池底擴散裝置出口氧分壓最大，cs最大；氣泡上升至最大；氣泡上升至水面，壓力漸低至大氣壓，且部分氧已轉(zhuǎn)移至水中，氧分壓更低。水面，壓力漸低至大氣壓，且部分氧已轉(zhuǎn)移至水中，氧分壓更低。曝氣池中曝氣池中cs為出口及水面出口處平均值：為出口及水面出口處平均值：1205051212 1.013 10212.026 1042sssdssdscccpccpcPd - 擴散裝置出口處絕對壓力擴散裝置出口處絕對壓力0：氣泡離開水面時，氧體積分數(shù)；：氣泡離開水面時，氧體積分數(shù)；21-標準

16、壓力下，氧體積分數(shù)。標準壓力下，氧體積分數(shù)。12-4 氣體傳遞原理和曝氣設備氣體傳遞原理和曝氣設備 二、氧轉(zhuǎn)移的影響因素二、氧轉(zhuǎn)移的影響因素 3. 氧分壓氧分壓 H - 擴散裝置安裝深度，一般距池底擴散裝置安裝深度，一般距池底0.3m 0：氣泡離開水面時，氧體積分數(shù)；：氣泡離開水面時，氧體積分數(shù)； EA - 擴散裝置的氧轉(zhuǎn)移效率，小氣泡擴散裝置取擴散裝置的氧轉(zhuǎn)移效率，小氣泡擴散裝置取6%-12%，微空曝氣器取，微空曝氣器取15-25%。021 1100%79 21 1AAEE39.8 10dppH 12-412-4氣體傳遞原理和曝氣設備氣體傳遞原理和曝氣設備 二、氧轉(zhuǎn)移的影響因素二、氧轉(zhuǎn)移的影

17、響因素 4.4.液體紊流程度液體紊流程度 液體紊流程度越大液體紊流程度越大, , 氣液界面膜越薄，越有利于氧轉(zhuǎn)移。氣液界面膜越薄，越有利于氧轉(zhuǎn)移。12-4 氣體傳遞原理和曝氣設備氣體傳遞原理和曝氣設備 三、氧轉(zhuǎn)移速率與供氣量的計算三、氧轉(zhuǎn)移速率與供氣量的計算 1.供氣量的計算供氣量的計算 溫度、水質(zhì)、氧分壓、設備、運行方式、紊流程度、氣液界面膜溫度、水質(zhì)、氧分壓、設備、運行方式、紊流程度、氣液界面膜面積都影響氧的轉(zhuǎn)移與傳遞速率。面積都影響氧的轉(zhuǎn)移與傳遞速率。 穩(wěn)定條件下，氧轉(zhuǎn)移速率等于微生物需氧速率穩(wěn)定條件下，氧轉(zhuǎn)移速率等于微生物需氧速率(Rr): F - 擴散設備堵塞系數(shù)，一般擴散設備堵塞系

18、數(shù)，一般 0.65-0.9。 設備供應商提供的參數(shù)是在標準條件下設備供應商提供的參數(shù)是在標準條件下(20、標準壓力、脫氧、標準壓力、脫氧清水清水)測定的。測定的。(20)(20)( )1.024TLas TrdcKccFRdt 12-4 氣體傳遞原理和曝氣設備氣體傳遞原理和曝氣設備 三、氧轉(zhuǎn)移速率與供氣量的計算三、氧轉(zhuǎn)移速率與供氣量的計算 1.1.供氣量的計算供氣量的計算 標準條件下，轉(zhuǎn)移到一定體積脫氧清水中總氧量標準條件下，轉(zhuǎn)移到一定體積脫氧清水中總氧量(kg/h): 同樣設備能轉(zhuǎn)移到同體積曝氣池氧總量同樣設備能轉(zhuǎn)移到同體積曝氣池氧總量(O2): 一般一般O2僅為僅為Os的的60-70%(2

19、0)2(20)( )1.024TLas TOKcc F V (20)(20)sLasOKcV12-4 氣體傳遞原理和曝氣設備氣體傳遞原理和曝氣設備 三、氧轉(zhuǎn)移速率與供氣量的計算三、氧轉(zhuǎn)移速率與供氣量的計算 1.1.供氣量的計算供氣量的計算 兩式相比：兩式相比： 曝氣池需氧量曝氣池需氧量O2通過生化過程設計計算得出，求出通過生化過程設計計算得出，求出Os，再根據(jù)氧，再根據(jù)氧利用效率計算供氣量，或根據(jù)機械曝氣性能參數(shù)選擇曝氣設備。利用效率計算供氣量，或根據(jù)機械曝氣性能參數(shù)選擇曝氣設備。 氧利用效率氧利用效率EA： 所以供氣量：所以供氣量： S-供氧量，供氧量，kg/h；Gs-供氣量，供氣量，m3/

20、h；0.21為氧體積分數(shù)；為氧體積分數(shù)；1.331為為20時氧的密度時氧的密度100%sAOES0.21 1.331 0.28ssSGG2(20)2(20)( )1.024sTs TO cOccF 0.28ssAOGE12-4 氣體傳遞原理和曝氣設備氣體傳遞原理和曝氣設備 三、氧轉(zhuǎn)移速率與供氣量的計算三、氧轉(zhuǎn)移速率與供氣量的計算 1.供氣量的計算供氣量的計算 鼓風曝氣，擴散裝置在標準條件下鼓風曝氣，擴散裝置在標準條件下EA由生產(chǎn)廠商提供。由生產(chǎn)廠商提供。 根據(jù)風機臺數(shù)確定單臺風機的風量，一般工作臺數(shù)少于根據(jù)風機臺數(shù)確定單臺風機的風量，一般工作臺數(shù)少于3臺時應有臺時應有1臺備用，工作臺數(shù)為臺備用

21、，工作臺數(shù)為4或或4臺以上應有臺以上應有2臺備臺備用用(補充氣量補充氣量)。12-412-4氣體傳遞原理和曝氣設備氣體傳遞原理和曝氣設備 三、氧轉(zhuǎn)移速率與供氣量的計算三、氧轉(zhuǎn)移速率與供氣量的計算 2. 鼓風機選型及管道連接鼓風機選型及管道連接 鼓風機選型及管道連接應根據(jù)使用的風壓、單機風量、鼓風機選型及管道連接應根據(jù)使用的風壓、單機風量、控制方式、噪聲和維護管理等條件確定?？刂品绞健⒃肼暫途S護管理等條件確定。 干管空氣流速干管空氣流速10-15m/s，豎管、小支管流速，豎管、小支管流速4-5m/s。 鼓風機與輸氣管宜設置柔性連接管，從鼓風機出口至充鼓風機與輸氣管宜設置柔性連接管，從鼓風機出口至

22、充氧設備采用焊接管，輸氣管道的低點應設置排除水分的氧設備采用焊接管，輸氣管道的低點應設置排除水分的排泄口和清掃管道的排出口，進入反應池的管道頂部應排泄口和清掃管道的排出口，進入反應池的管道頂部應高出水面高出水面0.5m12-4 氣體傳遞原理和曝氣設備氣體傳遞原理和曝氣設備 三、氧轉(zhuǎn)移速率與供氣量的計算三、氧轉(zhuǎn)移速率與供氣量的計算 3. 鼓風機工作壓力計算鼓風機工作壓力計算 根據(jù)擴散設備的淹沒水深、擴散設備風壓損失、風管的壓力損失、根據(jù)擴散設備的淹沒水深、擴散設備風壓損失、風管的壓力損失、管道中調(diào)節(jié)閥門等配件的局部壓力損失確定：管道中調(diào)節(jié)閥門等配件的局部壓力損失確定： p - 出口風壓；出口風壓

23、；H - 擴散設備淹沒深度，擴散設備淹沒深度，1m水柱相當于水柱相當于9.8kpa; hd - 擴散設備風壓損失，與充氧設備形式有關，一般擴散設備風壓損失，與充氧設備形式有關，一般3-5kpa; hf - 管道總風壓，包括沿程風壓損失和局部風壓損失，計算確定管道總風壓，包括沿程風壓損失和局部風壓損失，計算確定 根據(jù)曝氣系統(tǒng)和設備具體情況尚需考慮根據(jù)曝氣系統(tǒng)和設備具體情況尚需考慮2-3kpa的富余安全壓力。的富余安全壓力。dfp H hh12-4氣體傳遞原理和曝氣設備氣體傳遞原理和曝氣設備 三、氧轉(zhuǎn)移速率與供氣量的計算三、氧轉(zhuǎn)移速率與供氣量的計算 4. 機械曝氣充氧量計算機械曝氣充氧量計算 各種

24、設備在標準條件下充氧量與設備參數(shù)由廠商提供。各種設備在標準條件下充氧量與設備參數(shù)由廠商提供。泵型葉輪充氧量與葉輪直徑及線速度關系可參考公式：泵型葉輪充氧量與葉輪直徑及線速度關系可參考公式： Qs-標準條件下脫氧清水中充氧量，標準條件下脫氧清水中充氧量，kg/h; v - 葉輪線速度，葉輪線速度，m/s； D - 葉輪直徑葉輪直徑,m； K - 池型修正系數(shù)。池型修正系數(shù)。2.81.880.379sQvDK12-4 氣體傳遞原理和曝氣設備氣體傳遞原理和曝氣設備 四、曝氣設備四、曝氣設備 分類：鼓風曝氣和機械曝氣分類：鼓風曝氣和機械曝氣 一、鼓風曝氣一、鼓風曝氣 1.1.鼓風曝氣系統(tǒng)組成鼓風曝氣系

25、統(tǒng)組成 鼓風機：鼓風機： 空氣過濾器：空氣過濾器： 空氣輸送配管：空氣輸送配管： 擴散器：擴散器：鼓風機風量要滿足生化反應所需氧量，使懸鼓風機風量要滿足生化反應所需氧量，使懸浮固體處于懸浮狀態(tài)。風壓滿足克服管道系浮固體處于懸浮狀態(tài)。風壓滿足克服管道系統(tǒng)和擴散器的摩擦損失及擴散器上部的靜水統(tǒng)和擴散器的摩擦損失及擴散器上部的靜水壓。壓?？諝膺^濾器改善整個曝氣系統(tǒng)運行狀態(tài)，防止空氣過濾器改善整個曝氣系統(tǒng)運行狀態(tài)，防止灰塵進入擴散器內(nèi)部造成阻塞?；覊m進入擴散器內(nèi)部造成阻塞。輸送配管輸送空氣到擴散器，要求沿程阻力輸送配管輸送空氣到擴散器，要求沿程阻力損失小，曝氣設備各點壓力均衡，空氣干管損失小，曝氣設備

26、各點壓力均衡，空氣干管和支管流速符合設計要求，配備必要的手動和支管流速符合設計要求，配備必要的手動法和電動調(diào)節(jié)閥門法和電動調(diào)節(jié)閥門擴散器將空氣分散成空氣泡，增大氣和液接擴散器將空氣分散成空氣泡，增大氣和液接觸面，把空氣中的氧溶解于水中，一般布置觸面，把空氣中的氧溶解于水中，一般布置在池一側或池底，以便形成旋流，增加氣和在池一側或池底，以便形成旋流，增加氣和液接觸時間，利于氧傳遞，使懸浮固體呈懸液接觸時間，利于氧傳遞，使懸浮固體呈懸浮狀態(tài)浮狀態(tài) 。12-4氣體傳遞原理和曝氣設備氣體傳遞原理和曝氣設備 四、曝氣設備四、曝氣設備 (一一)、鼓風曝氣、鼓風曝氣 2. 擴散器的種類擴散器的種類 小氣泡擴

27、散器；小氣泡擴散器；中氣泡擴散器中氣泡擴散器 大氣泡擴散器；大氣泡擴散器；微氣泡擴散器微氣泡擴散器12-4 氣體傳遞原理和曝氣設備氣體傳遞原理和曝氣設備 四、曝氣設備四、曝氣設備 (一一)、鼓風曝氣、鼓風曝氣 2. 擴散器的種類擴散器的種類 小氣泡擴散器小氣泡擴散器 優(yōu)點：優(yōu)點：形成氣泡直徑形成氣泡直徑100m左右，氣液接觸面大，氧利用率高左右，氣液接觸面大，氧利用率高 缺點：缺點：壓力損失大，易堵塞，空氣需進行過濾處理。壓力損失大，易堵塞，空氣需進行過濾處理。 材料：材料： 多孔剛性材料多孔剛性材料(剛玉、陶粒、粗瓷剛玉、陶粒、粗瓷)參以適當?shù)酿ず蟿﹨⒁赃m當?shù)酿ず蟿?酚醛樹脂酚醛樹脂)在高溫

28、下燒結而成。在高溫下燒結而成。 柔性橡膠膜制成，可形成管式、盤式等形狀。圖柔性橡膠膜制成，可形成管式、盤式等形狀。圖12-27 氧轉(zhuǎn)移效率可達氧轉(zhuǎn)移效率可達30%，安裝要求、性能參數(shù)參考廠商數(shù)據(jù)。，安裝要求、性能參數(shù)參考廠商數(shù)據(jù)。12-4 氣體傳遞原理和曝氣設備氣體傳遞原理和曝氣設備 四、曝氣設備四、曝氣設備 (一一)、鼓風曝氣、鼓風曝氣 2. 擴散器的種類擴散器的種類 小氣泡擴散器小氣泡擴散器 膜片式微孔曝氣器：底部為聚丙烯制作的底座，底座上覆蓋著合膜片式微孔曝氣器：底部為聚丙烯制作的底座，底座上覆蓋著合成橡膠制成的微孔膜片，膜片被金屬絲箍固定在底座上。在膜片成橡膠制成的微孔膜片，膜片被金屬

29、絲箍固定在底座上。在膜片上開有按同心圓形式布置的孔眼。鼓風時，空氣通過底座上的通上開有按同心圓形式布置的孔眼。鼓風時，空氣通過底座上的通氣孔進入膜片和底座之間，使膜片微微鼓起，孔眼張開，空氣從氣孔進入膜片和底座之間，使膜片微微鼓起，孔眼張開，空氣從孔眼逸出，達到布氣擴散的目的。供氣停止，壓力消失，在膜片孔眼逸出，達到布氣擴散的目的。供氣停止，壓力消失，在膜片的彈性作用下，孔眼自動閉合，由于水壓的作用膜片壓實在底座的彈性作用下，孔眼自動閉合，由于水壓的作用膜片壓實在底座之上。曝氣池內(nèi)的混合液不能倒流，因此，不會堵塞膜片孔眼。之上。曝氣池內(nèi)的混合液不能倒流，因此，不會堵塞膜片孔眼。氣泡直徑為氣泡直

30、徑為1.53.0mm。12-4 氣體傳遞原理和曝氣設備氣體傳遞原理和曝氣設備 四、曝氣設備四、曝氣設備 (一一)、鼓風曝氣、鼓風曝氣 2. 擴散器的種類擴散器的種類 小氣泡擴散器小氣泡擴散器 擴散板或擴散管擴散板或擴散管 由微孔材料由微孔材料(陶瓷、砂礫，塑料陶瓷、砂礫，塑料)制成。制成。 氣泡直徑可小于氣泡直徑可小于1.5mm。12-4 氣體傳遞原理和曝氣設備氣體傳遞原理和曝氣設備 四、曝氣設備四、曝氣設備 (一一)、鼓風曝氣、鼓風曝氣 2.擴散器的種類擴散器的種類 中氣泡擴散器中氣泡擴散器 穿孔管：直徑穿孔管：直徑25-50mm的鋼管或塑料管，孔眼直徑的鋼管或塑料管，孔眼直徑23mm，孔，

31、孔開在管的下側與垂直面成開在管的下側與垂直面成45度角，孔眼間距度角，孔眼間距50100mm?？籽鄢觥？籽鄢隹跉怏w流速一般口氣體流速一般10m/s，孔眼高于池底，孔眼高于池底1020cm 。 莎輪管：金屬管為骨架，外纏莎輪繩。金屬管上開小孔，空氣從莎輪管：金屬管為骨架，外纏莎輪繩。金屬管上開小孔，空氣從繩縫隙中溢出。繩縫隙中溢出。12-4 氣體傳遞原理和曝氣設備氣體傳遞原理和曝氣設備 四、曝氣設備四、曝氣設備 (一一)、鼓風曝氣、鼓風曝氣 2.擴散器的種類擴散器的種類 大氣泡擴散器大氣泡擴散器 常用豎管連接支管，布置在池一側，空氣直接從支管端常用豎管連接支管，布置在池一側，空氣直接從支管端放出

32、。支管出口離池底放出。支管出口離池底15cm，支管直徑，支管直徑15mm。氣泡直。氣泡直徑為徑為15mm。 構造簡單，阻力損失小，不堵塞構造簡單，阻力損失小，不堵塞;但氧利用率低，轉(zhuǎn)移但氧利用率低，轉(zhuǎn)移效率約在效率約在56，空氣分布不夠均勻，較少采用。，空氣分布不夠均勻，較少采用。12-412-4氣體傳遞原理和曝氣設備氣體傳遞原理和曝氣設備 四、曝氣設備四、曝氣設備 (一一)、鼓風曝氣、鼓風曝氣 2. 擴散器的種類擴散器的種類 剪切分散空氣曝氣器剪切分散空氣曝氣器 利用水力或機械力的剪切作用，在空氣從裝置吹出之前，利用水力或機械力的剪切作用，在空氣從裝置吹出之前，將大氣泡切割小氣泡，如射流式空

33、氣擴散器。將大氣泡切割小氣泡，如射流式空氣擴散器。12-4 氣體傳遞原理和曝氣設備氣體傳遞原理和曝氣設備 四、曝氣設備四、曝氣設備 (一一)、鼓風曝氣、鼓風曝氣 2. 擴散器的種類擴散器的種類 剪切分散空氣曝氣器剪切分散空氣曝氣器 射流式曝氣器是利用水泵打入的水、泥混合的高速水流為動能，射流式曝氣器是利用水泵打入的水、泥混合的高速水流為動能，吸入大量空氣。由于氣、泥、水混合液在喉管中強烈混合攪動，吸入大量空氣。由于氣、泥、水混合液在喉管中強烈混合攪動，使氣泡粉碎成霧狀，繼而在擴散管內(nèi)由于速度水頭轉(zhuǎn)變成為壓力使氣泡粉碎成霧狀，繼而在擴散管內(nèi)由于速度水頭轉(zhuǎn)變成為壓力水頭，微細氣泡進一步壓縮，氧迅速

34、轉(zhuǎn)移到混合液，從而強化了水頭，微細氣泡進一步壓縮，氧迅速轉(zhuǎn)移到混合液，從而強化了氧的轉(zhuǎn)移過程，氧的轉(zhuǎn)移效率可提高到氧的轉(zhuǎn)移過程，氧的轉(zhuǎn)移效率可提高到2025。12-412-4氣體傳遞原理和曝氣設備氣體傳遞原理和曝氣設備 四、曝氣設備四、曝氣設備 (一一)、鼓風曝氣、鼓風曝氣 3.擴散器布置方式擴散器布置方式 布滿整個池底或沿曝氣池斷面的一側布置，使混布滿整個池底或沿曝氣池斷面的一側布置，使混合液的懸浮固體呈懸浮狀。合液的懸浮固體呈懸浮狀。 4.常用鼓風機常用鼓風機 洛茨鼓風機、離心式鼓風機洛茨鼓風機、離心式鼓風機(單級高速離心風機、單級高速離心風機、多級離心風機多級離心風機)烏龍口水廠氧化溝烏

35、龍口水廠氧化溝 鼓風機形式圖鼓風機形式圖常用鼓風機形式常用鼓風機形式1容積鼓風機：羅茨鼓風機、回轉(zhuǎn)風機容積鼓風機：羅茨鼓風機、回轉(zhuǎn)風機羅茨鼓風機羅茨鼓風機回轉(zhuǎn)風機回轉(zhuǎn)風機常用鼓風機形式常用鼓風機形式2 2單級高速離心鼓風機：高速離心單級高速離心鼓風機：高速離心常用鼓風機形式常用鼓風機形式2 多級高速離心鼓風機：多級離心多級高速離心鼓風機：多級離心常用鼓風機形式常用鼓風機形式3 3 多級高速離心鼓風機：多級離心多級高速離心鼓風機：多級離心12-4 氣體傳遞原理和曝氣設備氣體傳遞原理和曝氣設備 四、曝氣設備四、曝氣設備 (二二)、機械曝氣、機械曝氣 通過安裝于池面的表面曝氣器實現(xiàn)。通過安裝于池面的

36、表面曝氣器實現(xiàn)。 分類：豎軸式曝氣器、臥軸式曝氣器分類：豎軸式曝氣器、臥軸式曝氣器 表面曝氣：機械曝氣是利用裝設在曝氣池內(nèi)的葉輪或轉(zhuǎn)刷的攪動，表面曝氣：機械曝氣是利用裝設在曝氣池內(nèi)的葉輪或轉(zhuǎn)刷的攪動，劇烈地翻動液面，使空氣中的氧溶入水中。由于葉輪或轉(zhuǎn)刷常裝劇烈地翻動液面，使空氣中的氧溶入水中。由于葉輪或轉(zhuǎn)刷常裝在曝氣池表面進行曝氣常稱在曝氣池表面進行曝氣常稱“表面曝氣表面曝氣”。 鼓風曝氣弊端：由于氧在水中的溶解度小，鼓風曝氣壓入曝氣池鼓風曝氣弊端：由于氧在水中的溶解度小，鼓風曝氣壓入曝氣池的空氣大部分用于維持活性污泥的懸浮，只有一小部分溶于水中的空氣大部分用于維持活性污泥的懸浮，只有一小部分

37、溶于水中用于氧化有機物。為了節(jié)省動力費用，發(fā)展了機械曝氣。用于氧化有機物。為了節(jié)省動力費用，發(fā)展了機械曝氣。12-4 氣體傳遞原理和曝氣設備氣體傳遞原理和曝氣設備 四、曝氣設備四、曝氣設備 (二二)、機械曝氣、機械曝氣 1.豎軸式曝氣器豎軸式曝氣器 (1) 充氧途徑充氧途徑 轉(zhuǎn)動軸與水面垂直，轉(zhuǎn)動軸與水面垂直，葉輪轉(zhuǎn)動時，曝氣池表面產(chǎn)生水躍，把水葉輪轉(zhuǎn)動時，曝氣池表面產(chǎn)生水躍，把水滴和膜狀水拋向空中，然后挾帶空氣回到曝氣池，由于氣水接界滴和膜狀水拋向空中，然后挾帶空氣回到曝氣池，由于氣水接界面大面大,空氣中氧很快溶入水中?？諝庵醒鹾芸烊苋胨?。隨曝氣機轉(zhuǎn)動，曝氣葉輪后側隨曝氣機轉(zhuǎn)動，曝氣葉輪后

38、側形成負壓區(qū)，卷吸部分空氣。形成負壓區(qū)，卷吸部分空氣。葉輪的轉(zhuǎn)動具有提升、輸送水作葉輪的轉(zhuǎn)動具有提升、輸送水作用，使水連續(xù)上下循環(huán)流動，氣液接觸面不斷更新，氧不斷溶入，用，使水連續(xù)上下循環(huán)流動，氣液接觸面不斷更新，氧不斷溶入，同時池底含氧量小的水向上環(huán)流和表面充氧區(qū)發(fā)生交換，提高整同時池底含氧量小的水向上環(huán)流和表面充氧區(qū)發(fā)生交換，提高整曝氣池溶解氧含量。曝氣池溶解氧含量。12-4 氣體傳遞原理和曝氣設備氣體傳遞原理和曝氣設備 (二二)、機械曝氣、機械曝氣 1.豎軸式曝氣器豎軸式曝氣器 (2) 影響充氧因素影響充氧因素 葉輪充氧、提升能力同葉輪浸沒深度、葉輪轉(zhuǎn)速等因素有關。葉輪充氧、提升能力同葉

39、輪浸沒深度、葉輪轉(zhuǎn)速等因素有關。 一般曝氣葉輪轉(zhuǎn)速為一般曝氣葉輪轉(zhuǎn)速為20100rmin，周邊線速度，周邊線速度25m/s。 線速過大，會打碎活性污泥顆粒，影響沉淀效率；線速過小，影線速過大，會打碎活性污泥顆粒，影響沉淀效率；線速過小，影響充氧量。響充氧量。 葉輪浸沒深度一般在葉輪浸沒深度一般在40mm左右左右(可調(diào)可調(diào))。 浸沒深度過小，充氧能力因提升力減小而減小，底部液體不能供浸沒深度過小，充氧能力因提升力減小而減小，底部液體不能供氧，出現(xiàn)污泥沉積和缺氧；當浸沒深度過大，充氧能力也顯著減氧，出現(xiàn)污泥沉積和缺氧；當浸沒深度過大，充氧能力也顯著減小，葉輪僅起攪拌機的作用。小，葉輪僅起攪拌機的作用。 12-4 氣體傳遞原理和曝氣設備氣體傳遞原理和曝氣設備 四、曝氣設備四、曝氣設備 ( (二二) )、機械曝氣、機械曝氣 1.1.豎軸式曝氣器豎軸式曝氣器 (3)(3)安裝及固定安裝及固定 表面曝氣機的驅(qū)動裝置可安裝在固