曝氣充氧實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書

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)、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。此外，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)定的方

2、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)KLas，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，其充氧傳遞過(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Na2SO3（或N2）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式中 氧轉(zhuǎn)移速率，KLa氧的總傳遞系數(shù)，Cs實(shí)驗(yàn)室的溫度和壓力下，自來(lái)水的溶解氧飽和濃度，Ct相應(yīng)某一時(shí)刻的溶解氧濃度，將上式積分，得 測(cè)得Cs 和相應(yīng)于每一t時(shí)

3、刻的Ct后繪制ln(Cs Ct)與t的關(guān)系曲線，或與C的關(guān)系曲線便可得到KLa ，C=Cs Ct.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：150×1200，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：600mm，有機(jī)玻璃制成。配有鋼制葉輪、軸。（3）、串激電機(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、額定功率370W。（6）、液體流量計(jì)：LZB-10型，流量

4、：16-160L/h。（7）、氣體流量計(jì)：LZB-4型，流量：60-600L/h。（8）、外形尺寸：1500×750×1800mm。 2、溶解氧測(cè)定儀 3、電磁攪拌器 4、無(wú)水亞硫酸鈉 5、氯化鈷四、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、打開空壓機(jī)，開始曝氣，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）；關(guān)閉進(jìn)氣閥門。（二）平板葉

5、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CoCl2和Na2SO3的需要量5、將Na2SO3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。6、當(dāng)溶解氧測(cè)定儀的指針達(dá)到0后，開始啟動(dòng)電機(jī)進(jìn)行曝氣，同時(shí)定期測(cè)定各測(cè)定點(diǎn)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)（0.51min讀數(shù)一次）。（三）

6、CoCl2和Na2SO3的需要量的計(jì)算方法：CoCl22Na2SO3O22Na2SO4從上面反應(yīng)式可以知道，每去除1mg溶解氧需要投加8.0mg Na2SO3。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：WV×Cs×8×（110150）式中：WNa2SO3的實(shí)際投加量（kg/g）V曝氣池體積（m3或L）催化劑氯化鈷的投加量，按維持池子中的鈷離子濃度為0.050.5mg/L左右計(jì)算。五、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄處理（一）穿孔曝氣1、記錄實(shí)驗(yàn)設(shè)備及操作條件的基本參數(shù)模型曝氣筒：內(nèi)徑D_m 高度H_

7、m 體積V_m3水溫_ 室溫_ 氣壓_（KPa）實(shí)驗(yàn)條件下自來(lái)水的Cs_mg/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_m3水溫_ 室溫_ 氣壓_（KPa）實(shí)驗(yàn)條件下自來(lái)水的Cs_mg/LCoCl2投加量_（kg或g） Na2SO3投加量_（kg或g）2、數(shù)據(jù)

8、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，20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，20，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)K=1.02420-T修正后的氧總轉(zhuǎn)移系數(shù)為 KLa（20）=K·KLa（T）=1.02420-T×K

9、La（T） 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)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)）×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：2、氧的總轉(zhuǎn)移系數(shù) KLa（20）氧的總轉(zhuǎn)移系數(shù) KLa（20）是指在單位傳質(zhì)推動(dòng)力作用下，在單位時(shí)間、向單位曝氣液體中所充入的氧量。它的倒數(shù)

10、1/ KLa（20）單位是時(shí)間，表示將滿池水從溶解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)=-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（CsCt）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)Cs-Ct(mg/L)tg=KLa(min)1求得KLa（T）值后，利用式KLa（20）=K·KLa（T）=1.02420-T×KLa（T）求得KLa（20

11、）值。3、充氧能力。充氧能力是反映曝氣設(shè)備在單位時(shí)間內(nèi)向單位液體中充入的氧量。=KLa（20）·Cs·V kg(O2)/h式中：KLa（20）氧總轉(zhuǎn)移系數(shù)（標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)），1/h或1/min； Cs一個(gè)大氣壓，20時(shí)氧飽和值，Cs=9.17mg/L4、動(dòng)力效率E kg(O2)/kW·h式中：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）宜取開始、中間、結(jié)束時(shí)