曝气充氧

发布时间：2012-11-09 23:03:11 来源：文档文库

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微孔曝气充氧实验

一、实验目的

活性污泥法处理过程中曝气设备的作用是使空气、活性污泥和污染物三者充分混合，使活性污泥处于悬浮状态，促使氧气从气相转移到液相，从液相转移到活性污泥上，保证微生物有足够的氧对有机污染物进行氧化降解。由于氧的供给是保证生化处理过程正常进行的主要因素之一，因而需通过实验测定氧的总传递系数KLa,评价曝气设备的供氧能力和动力效率，为合理的选择曝气设备提供理论依据。通过本实验希望达到以下目的：

1、掌握测定曝气设备的氧总传递系数和充氧能力的方法；

2、掌握测定修正系数α、β的方法；

3、了解各种测试方法和数据整理的方法。

二、实验原理

评价曝气设备充氧能力的方法有两种：⑴不稳定状态下的曝气试验，即试验过程中溶解氧浓度是变化的，由零增加到饱和浓度；⑵稳定状态下的试验,即试验过程中溶解氧浓度保持不变。本实验仅进行在实验室条件下进行的清水和污水在不稳定状态下的曝气试验。

实验装置的主要部分为泵型叶轮和模型曝气池，如下图所示。也可不用泵型叶轮在池内放置曝气器，池外放置充氧泵，通过气管同曝气器连接。用清水或污水进行曝气实验时，先用无水亚硫酸钠（Na2SO3）去除水中溶解氧，然后进行曝气，直至水中溶解氧浓度升高到接近饱和的水平。比较曝气设备充氧能力时，一般认为用清水进行试验较好。

活性污泥法是采取一定的人工措施，创造适宜的条件，强化活性污泥微生物的新陈代谢作用，加速污水中有机物降解的生物处理技术。

这里所指的重要的人工措施主要为了实现两个目的：（1）向活性污泥反应器——曝气池中提供足够的溶解氧，以保证活性污泥微生物生化作用所需氧；（2）使反应器中的活性污泥与污水充分混合，保持池内微生物、有机物、溶解氧，即泥、水、气三者充分混合。在实际工程中这两个目的就是通过曝气这一手段实验的。

所谓曝气就是人为的通过一些设备，加速向水中传递氧的一种过程。现行通过曝气方法主要有三种，即鼓风曝气、机械曝气、鼓风机械曝气。对于氧转移的机理在水处理界比较公认的就是刘易斯（Lewis）于怀特曼（Whitman）创建的双膜理论。它的内容是：在气液两相接触界面两侧存在着气膜和液膜，它们处于层流状态，气体分子从气相主体以分子扩散的方式经过气膜和液膜进入液相主题，氧转移的动力为气膜中的氧分压梯度和液膜中的氧的浓度提督，传递的阻力存在于气膜和液膜中，而且主要存在于液膜中。如图所示：

双膜理论模型

影响氧转移的因素主要有温度、污水性质、氧分压、水的紊流成都、气液之间接触时间和面积等。

氧转移的基本方程式为

式中 ——液相主体中氧转移速度[mg/(l·min)]

Cs——液膜处报和溶解氧浓度（mg/L）

C——液相主体中溶解氧浓度（mg/L）

KLa——为氧总转移系数

DL——氧分子在液膜中的扩散系数

A——气液两相接触界面面积（m2）

Xf——液膜厚度（m）

V——曝气液体容积（L）

由于液膜厚度Xf 及两相接触界面面积很难确定，因而用氧总转移系数KLa值代替。KLa值与温度、水紊动性、气液接触面面积等有关。它指的是在单位传质动力下，单位时间内向单位曝气液体中充氧量，它是反映氧转移速度的重要指标。

三、实验设备及仪器

1、实验装置如图

曝气器最大流量：3m3/min 反应器尺寸：直径×高=φ200mm×2000mm

配套装置有：1、DN200有机玻璃塔 H＝2000mm1套 2、穿孔曝气管1套 3、取样口铜考克3只

4、出水口、进水口、放空口各1个 5、空气压缩机1台（压力0.4～0.7）

6、气体流量计LZB-15（250～2500L/h）1只 7、连接管道1批 8、实验台架1套。

2、温度计、秒表（计时器）（用户自备）

3、碘量法测定溶解氧所需药品及容器（用户自备）

4、实验用水样（城市污水处理厂初沉池出水或自行配制）（用户自备）

5、脱氧剂：无水亚硫酸钠（用户自备）

6、催化剂：氯化钴0.1mg/L （用户自备）

四、实验步骤

1、将待曝气污水和清水分别注入混合反应器中。

2、从混合反应器取样测定溶解氧浓度，计算脱氧剂无水亚硫酸钠和催化剂氯化钴的投加量。

3、将所称得的脱氧剂用温水化开，加入混合反应器中，并加入一定量的催化剂充分混合，反应大约10min左右。

4、带反应器内溶解氧降为0后，打开机械曝气装置，向混合反应器内曝气，并开始计时间，当时间为1min、2min、3min、4min、5min、7min、9min、11min、13min、15min、……取样测定溶解氧浓度，直至溶液中溶解氧浓度稳定（即饱和）为止，并将清水及污水中的饱和值分别记为CS、CS’