曝氣充氧試驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)

1、曝氣充氧實(shí)驗(yàn)曝氣是活性污泥系統(tǒng)的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。它的作用是向池內(nèi)充氧，保證微生物生化作用所需之氧，同時(shí)保持池內(nèi)微生物、有機(jī)物、溶解氧，即泥、水、氣三者的充分混合，為微生物降解創(chuàng)造有利條件。因此了解掌握曝氣設(shè)備充氧性能，不同污水充氧修正系數(shù)a、B值及其測(cè)定方法，不僅對(duì)工程設(shè)計(jì)人員、而且對(duì)污水處理廠運(yùn)行和管理人員也至關(guān)重要。止匕外，二級(jí)生物處理廠中，曝氣充氧電耗占全廠動(dòng)力消耗的60-70%,因此高效省能型曝氣設(shè)備的研制是當(dāng)前污水生物處理技術(shù)領(lǐng)域面臨的一個(gè)重要課題。因此本實(shí)驗(yàn)是水處理實(shí)驗(yàn)中的一個(gè)重要項(xiàng)目，一般列為必開(kāi)實(shí)驗(yàn)。一、目的1、加深理解曝氣充氧的機(jī)理及影響因素2、了解掌握曝氣設(shè)備清水充氧性能測(cè)定

2、的方法。3、測(cè)定幾種不同形式的曝氣設(shè)備氧的總轉(zhuǎn)移系數(shù)Kas,氧利用率“,動(dòng)力效率E等，并進(jìn)行比較二、原理曝氣是人為的通過(guò)一些設(shè)備加速向水中加氧的過(guò)程。常用的曝氣設(shè)備分為機(jī)械曝氣與鼓風(fēng)曝氣兩大類，無(wú)論是哪種曝氣設(shè)備，具充氧傳遞過(guò)程均屬傳質(zhì)過(guò)程，在現(xiàn)場(chǎng)用自來(lái)水實(shí)驗(yàn)時(shí)，先用NaSO(或NO進(jìn)行脫氧，然后在溶解氧等于或接近零的條件下再曝氣，使溶解氧升高趨于飽和水平。假定整個(gè)液體是完全混合的，符合一級(jí)反應(yīng)，此時(shí)水中溶解氧的變化可以用下式表示dcKLa(Cs-Ct)dt 式中如一一氧轉(zhuǎn)移速率，dtKLa氧的總傳遞系數(shù)，Q實(shí)驗(yàn)室的溫度和壓力下，自來(lái)水的溶解氧飽和濃度，C相應(yīng)某一時(shí)刻的溶解氧濃度，將上式積分，

3、得 ln&-孰)=-Lat+常數(shù)測(cè)得CS和相應(yīng)于每一t時(shí)刻的C后繪制ln(Cs-C)與t的關(guān)系曲線，或生與Cdt的關(guān)系曲線便可得到KLa,C=C-C.三、實(shí)驗(yàn)設(shè)備及用具(一)實(shí)驗(yàn)裝置1、曝氣充氧裝置技術(shù)參數(shù)：(1)、穿孔曝氣柱：6150X1200mm,有機(jī)玻璃制成，便于學(xué)生的觀察，對(duì)曝氣增加感性認(rèn)識(shí)。(2)、平板葉輪曝氣池：6600mm,有機(jī)玻璃制成。配有鋼制葉輪、軸。(3)、用激電機(jī)及減速器：功率為90W,減速比為1:5。(4)、空氣壓縮機(jī)，功率為105W、最大壓力：0.04Mpa、最大排氣量：85L/min(5)、輸送泵：1WZB35A型自吸泵，額定流量1m3/h、額定揚(yáng)程15m、

4、額定功率370W。(6)、液體流量計(jì)：LZB-10型，流量：16-160L/h。(7)、氣體流量計(jì)：LZB-4型,流量：60-600L/h。(8)、外形尺寸：1500X750X1800mm。2、溶解氧測(cè)定儀3、電磁攪拌器4、無(wú)水亞硫酸鈉5、氯化鉆四、實(shí)驗(yàn)流程圖：五、實(shí)驗(yàn)步驟（一）穿孔曝氣裝置1、先向曝氣筒注入自來(lái)水，約為曝氣柱一半還多的位置，測(cè)定水樣的體積V和水溫。2、由水溫查出實(shí)驗(yàn)條件水樣溶解氧飽和值Cs和V求投藥量，然后投藥脫氧。3、打開(kāi)空壓機(jī)，開(kāi)始曝氣，并記錄時(shí)間，同時(shí)每隔一定時(shí)間（1分鐘）取一次樣，測(cè)定溶解氧值，連續(xù)取樣10個(gè)左右的數(shù)據(jù)；而后拉長(zhǎng)間隔，直至水中溶解氧量不再增長(zhǎng)（達(dá)到飽和

5、）；關(guān)閉進(jìn)氣閥門。（二）平板葉輪表面曝氣清水充氧實(shí)驗(yàn)步驟（用自來(lái)水或二次沉淀池出水進(jìn)行實(shí)驗(yàn)）1、確定曝氣池內(nèi)測(cè)定點(diǎn)（或取樣點(diǎn)）位置。在平面上測(cè)定點(diǎn)可以布置在三等分池子半徑的中點(diǎn)和終點(diǎn)（見(jiàn)右圖），在立面上布置在離池面和池底0.3m處，以及池子一半深度處，共取12個(gè)測(cè)定點(diǎn)（或9個(gè)測(cè)定點(diǎn)）。2、測(cè)定曝氣池的容積3、向池內(nèi)注滿自來(lái)水4、計(jì)算C0CI2和Na2SO3的需要量5、將N%SO3和CoCl2用熱水溶解后直接投加在曝氣葉輪處，或者用泵抽送到曝氣池，使其迅速擴(kuò)散。流量計(jì)原水箱曝氣充氧裝置工藝流程水平測(cè)定點(diǎn)位置示意圖而取樣口6、當(dāng)溶解氧測(cè)定儀的指針達(dá)到0后，開(kāi)始啟動(dòng)電機(jī)進(jìn)行曝氣，同時(shí)定期測(cè)定各測(cè)定點(diǎn)

6、的溶解氧濃度，并作記錄，直至溶解氧達(dá)到飽和值時(shí)結(jié)束實(shí)驗(yàn)（0.5-1min讀數(shù)一次）。（三）CoCl2和Na2SO3的需要量的計(jì)算方法：CoCl22N&SO3+O22Na2SO4從上面反應(yīng)式可以知道，每去除1mg溶解氧需要投加8.0mgNa2SO3。根據(jù)池子的容積和自來(lái)水（或污水）的溶解氧濃度可以算出Na2SO3的理論需要量。實(shí)際投加量應(yīng)為理論值的110150%。計(jì)算方法如下：W=VXCsX8X（110150%）式中：WNmSO3的實(shí)際投加量（kg/g）V曝氣7tk體積（m3或L）催化劑氯化鉆的投加量，按維持池子中的鉆離子濃度為0.050.5mg/L左右計(jì)算。五、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄處理1、記錄

7、實(shí)驗(yàn)設(shè)備及操作條件的基本參數(shù)模型曝氣筒：內(nèi)徑D=m圖度H=m體積V=水溫C室溫c氣壓（KPa）實(shí)驗(yàn)條件下自來(lái)水的Csmg/LCoCl2投加量（kg或g）Na2SO3投加量（kg或g）2、數(shù)據(jù)記錄:穩(wěn)定狀態(tài)下充氧實(shí)驗(yàn)記錄（取樣點(diǎn)）t(min)Ct(mg/L)(CsCt)(mg/L)3、以溶解氧濃度Ct為縱坐標(biāo)，時(shí)間t為橫坐標(biāo)，用上表數(shù)據(jù)描點(diǎn)作Ct與t關(guān)系曲線4、計(jì)算KLa、充氧能力和動(dòng)力效率。(二)平板葉輪表面曝氣1、記錄實(shí)驗(yàn)設(shè)備及操作條件的基本參數(shù)模型曝氣池：內(nèi)徑D=m高度H=m體積V=水溫C室溫c氣壓(KPa)實(shí)驗(yàn)條件下自來(lái)水的Csmg/LC0CI2投力口量(kg或g)Na2SO3投力口量(

8、kg或g)2、數(shù)據(jù)記錄:穩(wěn)定狀態(tài)下充氧實(shí)驗(yàn)記錄(取樣點(diǎn))t(min)Ct(mg/L)(CsCt)(mg/L)3、以溶解氧濃度Ct為縱坐標(biāo)，時(shí)間t為橫坐標(biāo)，用上表數(shù)據(jù)描點(diǎn)作Ct與t關(guān)系曲線4、計(jì)算KLa、充氧能力和動(dòng)力效率。六、成果整理1、參數(shù)選用因清水充氧實(shí)驗(yàn)給出的是標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下氧總轉(zhuǎn)移系數(shù)KLa(20),即清水(本次實(shí)驗(yàn)用的是自來(lái)水)在一個(gè)大氣壓，20c下的充氧性能，而實(shí)驗(yàn)過(guò)程中曝氣充氧的條件并非是一個(gè)大氣壓，20C,但這些條件都對(duì)充氧性能有影響，故引入了壓力、溫度修正系數(shù)。(1)溫度修正系數(shù)20-TK=1.024修正后的氧總轉(zhuǎn)移系數(shù)為KLa(20)=K-KLa(T)=1.02420-TXKL

9、a(T)QC=KLa(20)CsVkg(O2)/h此為經(jīng)驗(yàn)式，它考慮了水溫對(duì)水的粘滯性和飽和溶解氧值的影響，國(guó)內(nèi)外大多采用此式，本次實(shí)驗(yàn)也以此進(jìn)行溫度修正。(2)水中飽和溶解氧值的修正由于水中飽和溶解氧值受其中壓力和所含無(wú)機(jī)鹽種類及數(shù)量的影響，所以=紅303經(jīng)&中的飽和溶解氧值最好用實(shí)測(cè)值即曝氣池內(nèi)的溶解氧達(dá)t-t0Cs-Ct到穩(wěn)定時(shí)的數(shù)值。另外也可以用理論公式Cs(校正)=Cs(實(shí)驗(yàn))x 標(biāo)準(zhǔn)大氣壓/試驗(yàn)時(shí)的大氣壓對(duì)飽和溶解氧標(biāo)準(zhǔn)值進(jìn)行修正。有實(shí)測(cè)飽和溶解氧值用實(shí)測(cè)值，無(wú)實(shí)測(cè)值可采用理論修正值。瞬時(shí)大氣壓的查詢：http:/ 它的倒數(shù)1/KLa(20)單位是時(shí)間， 表示將滿池水從溶解

10、氧為零充到飽和值時(shí)所用時(shí)間，因此KLa(20)是反映氧傳遞速率的一個(gè)重要指標(biāo)。KLa(20)的計(jì)算首先是根據(jù)實(shí)驗(yàn)記錄，或溶解氧測(cè)定記錄儀的記錄和式Ln(Cs-Ct尸-Kla*t+常數(shù)，按下表計(jì)算，或者是在半對(duì)數(shù)坐標(biāo)紙上，以ln(Cs-Ct)為縱坐標(biāo)，以時(shí)間t為橫坐標(biāo)繪圖求KLa(T)值。氧總轉(zhuǎn)移系數(shù)KLa(T)計(jì)算表tt0(min)Ct(mg/L)CsCt(mg/L)Cs-C0Cs-C0lgCs-Cttga=2*303t-t0KLa(min)1Cs-Ct求得KLa(T)值后,利用式KLa(20)=K-KLa(T)=1.02420TxKLei(T)求得KLa(20)值3、充氧能力QC充氧能力是反

11、映曝氣設(shè)備在單位時(shí)間內(nèi)向單位液體中充入的氧量式中:KLa（20）一氧總轉(zhuǎn)移系數(shù)（標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)），1/h或1/min；Cs個(gè)大氣壓，20c時(shí)氧飽和值，Cs=9.17mg/LQC標(biāo)準(zhǔn)條件下的充氧能力（kg（O2）/h）N采用葉輪曝氣時(shí)，N為軸功率（kW）七、注意事項(xiàng)1、每個(gè)實(shí)驗(yàn)所用設(shè)備、儀器較多，事前必須熟悉設(shè)備、儀器的使用方法及注意事項(xiàng)。2、加藥時(shí)，將脫氧劑與催化劑用溫水化開(kāi)后，從柱或池頂，均勻加入。3、無(wú)溶解氧測(cè)定儀的設(shè)備，在曝氣初期，取樣時(shí)間間隔宜短。4、實(shí)測(cè)飽和溶解氧值時(shí)，一定要在溶解氧值穩(wěn)定后進(jìn)行。5、水溫、風(fēng)溫（送風(fēng)管內(nèi)空氣溫度）宜取開(kāi)始、中間、結(jié)束時(shí)實(shí)測(cè)值的平均值。八、思考題1、論述曝氣在生物處理中的作用