實驗三-氧轉(zhuǎn)移系數(shù)KLa的測定

1、實驗三 氧轉(zhuǎn)移系數(shù)KLa的測定一、實驗?zāi)康?、掌握曝氣裝置的充氧機(jī)理2、學(xué)會測定曝氣裝置的氧總轉(zhuǎn)移數(shù)KLa3、掌握影響氧總轉(zhuǎn)移數(shù)KLa的主要因素二、實驗原理曝氣的作用是向液相供給溶解氧。氧由氣相轉(zhuǎn)入液相的機(jī)理常用雙膜理論來解釋。雙膜理論是基于在氣液兩相界面存在著兩層膜（氣膜和液膜）的物理模型。氣膜和液膜對氣體分子的轉(zhuǎn)移產(chǎn)生阻力。氧在膜內(nèi)總是以分子擴(kuò)散方式轉(zhuǎn)移的，其速度總是慢于在混合液內(nèi)發(fā)生的對流擴(kuò)散方式的轉(zhuǎn)移。所以只要液體內(nèi)氧未飽和，則氧分子總會從氣相轉(zhuǎn)移到液相的。單位體積內(nèi)氧轉(zhuǎn)速度率為： （公式1）dc/dt單位體積內(nèi)氧轉(zhuǎn)速率（公斤/米3時）KLa液相中以濃度差為動力的總轉(zhuǎn)移系數(shù)（時-1）C

2、s液相氧的飽和濃度（公斤/米3）C液相內(nèi)氧的實際濃度（公斤/米3）對公式1進(jìn)行積分得C1、C2為在t1、t2時所測得的溶解氧濃度（公斤/米3）本實驗既是對清水進(jìn)行曝氣充氧，從而得到KLa和Cs。清水（在現(xiàn)場用自來水或曝氣池出流的清液）一般含有溶解氧，通過加入無水亞硫酸鈉（或氮氣）在氯化鈷的催化作用下，能夠把水體中的溶解氧消耗掉，使水中溶解氧降到零，其反應(yīng)式為：通過使用空氣壓縮機(jī)或充氧泵把空氣中的氧氣打入水體，使水體系的溶解氧逐漸提高，直至溶解氧升高到接近飽和水平。三、實驗設(shè)備和試劑1、氧傳遞系數(shù)KLa測定實驗裝置1套；2、空氣壓縮機(jī)或充氧泵1臺；3、秒表1只；4、1升量筒、長玻棒、虹吸管、洗耳

3、球各1只；5、無水亞硫酸鈉1瓶；6、氯化鈷1瓶；7、溶解氧測定裝置（DO測定儀）1臺或碘量法測定溶解氧裝置一套（含相關(guān)試劑）；8、臺式天平（0.1g）1個。9、脫氧水的配制：于1000ml自來水中加入0.8ml10%Na2SO3配制而成。四、實驗步驟1、測定在非穩(wěn)態(tài)條件下氧的轉(zhuǎn)移系數(shù)（1）于混合反應(yīng)器中注入脫氧水1000ml。（2）將轉(zhuǎn)速控制器旋扭調(diào)到5檔。（3）調(diào)氣體流量計，通入氣體流量1.0L/min。（4）調(diào)整隨時間而變化的溶解氧濃度。于0、1、5、15min 時各取樣100mL。每取樣一次后需將水排空，重新注入脫氧水。（5）測量并記錄水溫以及水樣的DO。2、測定攪拌對總轉(zhuǎn)移系數(shù)KLa的

4、影響。（1）于混合反應(yīng)器中重新注入脫氧水1000ml。一定要保證水溫、水量與實驗步驟1相同。（2）調(diào)氣體流量計，通入氣體流量1.0L/min。（3）將轉(zhuǎn)速控制器旋扭分別調(diào)整到3、6、9檔。（4）反應(yīng)時間為5min ，取水樣，測DO值。3、測定氣體流量對總轉(zhuǎn)移系數(shù)KLa的影響。（1）于混合反應(yīng)器中重新注入脫氧水1000ml。一定要保證水溫、水量與實驗步驟1相同。（2）將轉(zhuǎn)速控制器旋扭調(diào)整到5檔。（3）調(diào)氣體流量計，通入氣體流量分別為0.1、0.5、1.5L/min。（4）反應(yīng)時間為2min，取水樣，測DO值。圖1 充氧（曝氣）實驗裝置圖五、實驗記錄（見附表）實驗時間： ，水溫： ，水樣體積： m

5、3Cs= mg/L ，無水亞硫酸鈉用量： g，氯化鈷用量： g。表1 實驗記錄表實驗項 目Cs(mg/L)Cs-Ct(mg/L)lg(Cs-Ct)KLa測定在非穩(wěn)態(tài)條件下氧的轉(zhuǎn)移系數(shù)時間(t/min)01515測定攪拌對總轉(zhuǎn)移系數(shù)KLa的影響轉(zhuǎn)速檔位369測定氣體流量對總轉(zhuǎn)移系數(shù)KLa的影響空氣流量（L/min）0.10.51.5六、數(shù)據(jù)處理1、以充氧時間t為橫坐標(biāo)，水中溶解氧濃度變化為縱坐標(biāo)作圖繪制充氧曲線，任取兩點；點坐標(biāo)為（t1，C1）,B點坐標(biāo)為（t2，C2），計算KLa。式中Cs為水溫t攝氏度時飽和溶解氧的理論值，查表可得。2、以充氧時間為橫坐標(biāo)，為縱坐標(biāo)作圖，從其直線的斜率上求出K

6、La。七、注意事項1、認(rèn)真調(diào)試儀器設(shè)備，特別是溶解氧測定儀，要定時更換探頭內(nèi)溶解液，使用前標(biāo)定零點及滿度。2、嚴(yán)格控制各項基本實驗條件，如水溫、攪拌強(qiáng)度等，尤其是對比實驗更應(yīng)嚴(yán)格控制。3、所加試劑應(yīng)溶解后，再均勻加入曝氣筒內(nèi)。八、思考題1、氧總轉(zhuǎn)移系數(shù)KLa的意義是什么?怎樣計算?2、曝氣設(shè)備充氧性能指標(biāo)為何均是清水?3、鼓風(fēng)曝氣設(shè)備與機(jī)械曝氣設(shè)備充氧性能指標(biāo)有何不同?實驗四 污泥沉降比（SV）和污泥體積指數(shù)（SVI）的測定一、實驗?zāi)康?、掌握表征活性污泥沉淀性能的指標(biāo)沉降比和污泥體積指數(shù)的測定和計算方法。2、明確沉降比、污泥體積指數(shù)和污泥濃度三者之間的關(guān)系，以及它們對活性污泥法處理系統(tǒng)的設(shè)計

7、和運行控制的重要意義。3、加深對活性污泥的絮凝及沉淀特點和規(guī)律的認(rèn)識。二、實驗原理二次沉淀池是活性污泥系統(tǒng)的重要組成部分。二次沉淀池的運行狀態(tài)，直接影響處理系統(tǒng)的出水質(zhì)量和回流污泥的濃度。實踐表明出水的BOD中相當(dāng)一部分是由于出水中懸浮物引起的，在二次沉淀池構(gòu)造合理的條件下，影響二次沉淀池沉淀效果的主要因素是混合液(活性污泥)的沉降情況?；钚晕勰嗟某两敌阅苡梦勰喑两当群臀勰嘀笖?shù)來表示。污泥沉降比(SludgeVolume，SV)為曝氣池出水的混合液在100mL的量筒中靜置沉淀30min后，沉淀后的污泥體積和混合液的體積(100mL)之比值()，如圖6-1所示。污泥體積指數(shù)(SVI)，即曝氣池出

8、口處混合液經(jīng)30min靜沉后，1g干污泥所占的容積(以mL計)。即污泥沉降比是評價活性污泥的重要指標(biāo)之一，在一定程度上反映了活性污泥的沉降性能，而且測定方法簡單、快速、直觀。當(dāng)污泥濃度變化不大時，用污泥沉降比可快速反映出活性污泥的沉降性能以及污泥膨脹等異常情況。當(dāng)處理系統(tǒng)水質(zhì)、水量發(fā)生變化或受到有毒物質(zhì)的沖擊影響或環(huán)境因素發(fā)生變化時，曝氣池中的混合液濃度或污泥指數(shù)都可能發(fā)生較大的變化，單純地用污泥沉降比作為沉降性能的評價指標(biāo)則很不充分，因為污泥沉降比中并不包括污泥濃度的因素。這時，常采用污泥體積指數(shù)(SVl)來判定系統(tǒng)的運行情況。簡單地說，污泥體積指數(shù)是經(jīng)30min沉淀后的污泥密度的倒數(shù)，因此

9、它能客觀地評價活性污泥的松散程度和絮凝、沉淀性能，及時地反映出是否有污泥膨脹的傾向或已經(jīng)發(fā)生污泥膨脹。SVI越低，沉降性能越好。對城市污水，一般認(rèn)為 SVI100 污泥沉降性能好 100SVI200 污泥沉降性能一般 200SVI300 污泥膨脹 正常情況下，城市污水SVI值在100150之間。此外，SVI大小還與水質(zhì)有關(guān)，當(dāng)工業(yè)廢水中溶解性有機(jī)物含量高時，正常的SVI值偏高；而當(dāng)無機(jī)物含量高時，正常的SVI值可能偏低。影響SVI值的因素還有溫度、污泥負(fù)荷等。從微生物組成方面看，活性污泥中固著型纖毛類原生動物(如鐘蟲、蓋纖蟲等)和菌膠團(tuán)細(xì)菌占優(yōu)勢時，吸附氧化能力較強(qiáng)，出水有機(jī)物濃度較低，污泥比

10、較容易凝聚，相應(yīng)的SVI值也較低。三、實驗設(shè)備及試劑（1）SV測定裝置如圖6-1所示。（2）活性污泥法處理系統(tǒng)。（3）虹吸管1根。（吸取污泥用）（4）吸球1只。（吸取污泥用）（5）100mL量筒2支。（6）真空過濾裝置1套（含布氏漏斗、抽濾裝置）。（7）烘箱1臺。（8）分析天平1臺。（9）稱量瓶。（10）定量濾紙數(shù)張（濾紙應(yīng)剪成圓形，大小與布氏漏斗一致，并烘干至恒重）。（11）定時器(秒表)1個。（12）玻璃棒2根。（13）500mL燒杯2個。圖6-1 SV及SVI測定裝置四、 實驗步驟 （1）將虹吸管吸入口放入曝氣池的出口處，用吸球?qū)⑵貧獬氐幕旌弦何?，并形成虹吸。?）通過虹吸管將混合液置

11、于l00mL量筒中，至l00mL刻度處。并從此時開始計算沉淀時間。（3）將裝有污泥的100mL量筒靜置，觀察活性污泥絮凝和沉淀的過程和特點，在第30min時記錄污泥界面以下的污泥容積。（4）將經(jīng)30min沉淀的污泥和上清液一同倒入過濾器（抽濾裝置）中，測定其污泥干重。（5）計算測定的污泥濃度。五、 實驗數(shù)據(jù)及結(jié)果分析根據(jù)測定污泥沉降比(SV)和污泥濃度(MLSS)，計算污泥指數(shù)(SVI)。表6-1 活性污泥性能測定表項目W1(mg)W2(mg)W2-W1(mg)SV(%)MLSS(mg/L)SVI(mL/g)數(shù)值（2）通過所得到的污泥沉降比和污泥指數(shù)，評價該活性污泥法處理系統(tǒng)中活性污泥的沉降性能，是否有污泥膨脹的傾向或已經(jīng)發(fā)生膨脹，并分析其原因。6. 思考題1. 污泥沉降比和污泥體積指數(shù)二者有什么區(qū)別和聯(lián)系?2. 活性污泥的絮凝沉淀有什么特點和規(guī)律?附：污泥干重的測定和