2022年曝气充氧实验指导书 .pdf

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1、曝气充氧实验曝气是活性污泥系统的一个重要环节。它的作用是向池内充氧， 保证微生物生化作用所需之氧，同时保持池内微生物、有机物、溶解氧，即泥、水、气三者的充分混合， 为微生物降解创造有利条件。因此了解掌握曝气设备充氧性能，不同污水充氧修正系数、 值及其测定方法， 不仅对工程设计人员、 而且对污水处理厂运行和管理人员也至关重要。此外，二级生物处理厂中， 曝气充氧电耗占全厂动力消耗的60-70% ，因此高效省能型曝气设备的研制是当前污水生物处理技术领域面临的一个重要课题。 因此本实验是水处理实验中的一个重要项目，一般列为必开实验。一、目的1、加深理解曝气充氧的机理及影响因素2、了解掌握曝气设备清水充

2、氧性能测定的方法。3、测定几种不同形式的曝气设备氧的总转移系数KLas，氧利用率 %,动力效率 E等，并进行比较二、原理曝气是人为的通过一些设备加速向水中加氧的过程。常用的曝气设备分为机械曝气与鼓风曝气两大类， 无论是哪种曝气设备， 其充氧传递过程均属传质过程，在现场用自来水实验时，先用Na2SO3（或 N2）进行脱氧，然后在溶解氧等于或接近零的条件下再曝气， 使溶解氧升高趋于饱和水平。 假定整个液体是完全混合的，符合一级反应，此时水中溶解氧的变化可以用下式表示)(tsLaCCKdtdc式中dtdc氧转移速率，KLa氧的总传递系数，Cs实验室的温度和压力下，自来水的溶解氧饱和浓度，Ct相应某一

3、时刻的溶解氧浓度，将上式积分，得常数tKCCLatSln测得 Cs 和相应于每一 t 时刻的 Ct后绘制 ln(Cs Ct) 与 t 的关系曲线，或dtdc与 C精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页，共 7 页的关系曲线便可得到KLa ，C=Cs Ct. 三、实验设备及用具（一）实验装置1、曝气充氧装置技术参数：（1） 、穿孔曝气柱： 1501200 ，有机玻璃制成，便于学生的观察，对曝气增加感性认识。（2） 、平板叶轮曝气池： 600mm，有机玻璃制成。配有钢制叶轮、轴。（3） 、串激电机及减速器：功率为90W，减速比为 1：5

4、。（4） 、空气压缩机，功率为105W、最大压力： 0.04Mpa、最大排气量： 85L/min （5） 、输送泵： 1WZB35A 型自吸泵，额定流量1m3/h、额定扬程 15m、额定功率 370W。（6） 、液体流量计： LZB-10 型，流量： 16-160L/h。（7） 、气体流量计： LZB-4 型，流量： 60-600L/h。（8） 、外形尺寸： 15007501800mm。2、溶解氧测定仪3、电磁搅拌器4、无水亚硫酸钠5、氯化钴四、实验流程图：精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页，共 7 页流量计取样口水泵回流口进料

5、口流量计原水箱空气泵曝气充氧装置工艺流程排渣五、实验步骤（一）穿孔曝气装置1、先向曝气筒注入自来水，约为曝气柱一半还多的位置，测定水样的体积V 和水温。2、由水温查出实验条件水样溶解氧饱和值Cs和 V 求投药量，然后投药脱氧。3、打开空压机，开始曝气，并记录时间，同时每隔一定时间（1 分钟）取一次样，测定溶解氧值，连续取样10 个左右的数据；而后拉长间隔，直至水中溶解氧量不再增长（达到饱和） ；关闭进气阀门。（二）平板叶轮表面曝气清水充氧实验步骤（用自来水或二次沉淀池出水进行实验）1、确定曝气池内测定点（或取样点）位置。在平面上测定点可以布置在三等分池子半径的中点和终点（见右图），在立面上布置

6、在离池面和池底0.3m 处，以及池子一半深度处， 共取12 个测定点（或 9 个测定点）。2、测定曝气池的容积3、向池内注满自来水4、计算 CoCl2和 Na2SO3的需要量水平测定点位置示意图精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页，共 7 页CoCl25、将 Na2SO3和 CoCl2用热水溶解后直接投加在曝气叶轮处，或者用泵抽送到曝气池，使其迅速扩散。6、当溶解氧测定仪的指针达到0 后，开始启动电机进行曝气， 同时定期测定各测定点的溶解氧浓度，并作记录，直至溶解氧达到饱和值时结束实验（0.51min 读数一次）。（三） CoCl

7、2和 Na2SO3的需要量的计算方法：2Na2SO3O2 2Na2SO4 从上面反应式可以知道，每去除1mg溶解氧需要投加8.0mg Na2SO3。根据池子的容积和自来水（或污水）的溶解氧浓度可以算出Na2SO3的理论需要量。实际投加量应为理论值的110150。计算方法如下：WVCs8（ 110150）式中： WNa2SO3的实际投加量（ kg/g）V曝气池体积（ m3或 L）催化剂氯化钴的投加量，按维持池子中的钴离子浓度为0.050.5mg/L 左右计算。五、实验数据记录处理（一）穿孔曝气1、记录实验设备及操作条件的基本参数模型曝气筒：内径D_m 高度H_m 体积V _m3水温_室温_气压_

8、 （KPa）实验条件下自来水的Cs_mg/L CoCl2投加量 _（kg 或 g）Na2SO3投加量 _ （kg 或 g）2、数据记录：稳定状态下充氧实验记录（取样点_）t(min) Ct(mg/L) (CsCt)(mg/L) 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页，共 7 页3、以溶解氧浓度 Ct 为纵坐标，时间t 为横坐标，用上表数据描点作Ct 与 t关系曲线4、计算 KLa、充氧能力和动力效率。（二）平板叶轮表面曝气1、记录实验设备及操作条件的基本参数模型曝气池：内径D_m 高度H_m 体积V _m3水温_室温_气压_ （KP

9、a）实验条件下自来水的Cs_mg/L CoCl2投加量 _（kg 或 g）Na2SO3投加量 _ （kg 或 g）2、数据记录：稳定状态下充氧实验记录（取样点_）t(min) Ct(mg/L) (CsCt)(mg/L) 3、以溶解氧浓度 Ct 为纵坐标，时间t 为横坐标，用上表数据描点作Ct 与 t关系曲线4、计算 KLa、充氧能力和动力效率。六、成果整理1、参数选用因清水充氧实验给出的是标准状态下氧总转移系数KLa（20），即清水（本次实验用的是自来水） 在一个大气压， 20下的充氧性能， 而实验过程中曝气充氧的条件并非是一个大气压， 20，但这些条件都对充氧性能有影响， 故引入了压力、温度

10、修正系数。（1）温度修正系数K=1.02420-T修正后的氧总转移系数为KLa（20）=KKLa（T）=1.02420-TKLa（T）精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页，共 7 页此为经验式， 它考虑了水温对水的粘滞性和饱和溶解氧值的影响，国内外大多采用此式，本次实验也以此进行温度修正。（2）水中饱和溶解氧值的修正由于水中饱和溶解氧值受其中压力和所含无机盐种类及数量的影响，所以CtCsCCsttKLa?00lg3032中的饱和溶解氧值最好用实测值， 即曝气池内的溶解氧达到稳定时的数值。另外也可以用理论公式Cs（校正） Cs（实验

11、）标准大气压/试验时的大气压 对饱和溶解氧标准值进行修正。有实测饱和溶解氧值用实测值，无实测值可采用理论修正值。瞬时大气压的查询：http:/ KLa（20）单位是时间，表示将满池水从溶解氧为零充到饱和值时所用时间，因此KLa（20）是反映氧传递速率的一个重要指标。KLa（20）的计算首先是根据实验记录，或溶解氧测定记录仪的记录和式Ln (Cs-Ct)=-Kla*t+ 常数，按下表计算，或者是在半对数坐标纸上，以ln（CsCt）为纵坐标，以时间t 为横坐标绘图求 KLa（T）值。氧 总 转 移 系 数 KLa（T）计 算 表tt0 (min) Ct (mg/L) Cs-Ct (mg/L) Ct

12、CsCCs0CtCsCCs0lgtg=03032tt?KLa (min)1求得 KLa（T）值后，利用式 KLa（20）=KKLa（T）=1.02420-TKLa（T）求得 KLa（20）值。3、充氧能力CQ。充氧能力是反映曝气设备在单位时间内向单位液体中充入的氧量。CQ=KLa（20）CsV kg(O2)/h精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页，共 7 页式中：KLa（20）氧总转移系数（标准状态） ，1/h 或 1/min；Cs一个大气压， 20时氧饱和值， Cs=9.17mg/L 4、动力效率 E NQECkg(O2)/kW

13、h 式中：CQ标准条件下的充氧能力（kg(O2)/h）N采用叶轮曝气时， N 为轴功率（ kW）七、注意事项1、每个实验所用设备、仪器较多，事前必须熟悉设备、仪器的使用方法及注意事项。2、加药时，将脱氧剂与催化剂用温水化开后，从柱或池顶，均匀加入。3、无溶解氧测定仪的设备，在曝气初期，取样时间间隔宜短。4、实测饱和溶解氧值时，一定要在溶解氧值稳定后进行。5、水温、风温（送风管内空气温度）宜取开始、中间、结束时实测值的平均值。八、思考题1、论述曝气在生物处理中的作用。2、曝气充氧原理及其影响因素是什么？3、温度修正、压力修正系数的意义如何？如何进行公式推导？4、曝气设备类型、动力效率的优缺点是什么？5、氧的总转移系数KLa的意义是什么？怎样计算？6、曝气设备充氧性能指标为何均是清水？标准状态下的值是多少？7、鼓风曝气设备与机械曝气设备充氧性能指标有何不同？精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页，共 7 页