第四章曝气理论基础精选PPT.ppt

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1、第四章曝气理论基础第1页，此课件共26页哦 活性污泥法的三个要素构成 一是引起吸附和氧化分解作用的微生物，也就是活性污泥；二是废水中的有机物，它是处理对象，也是微生物的食料；三是溶解氧，没有充足的溶解氧，好氧微生物既不能生存，也不能发挥氧化分解作用。给曝气池供氧谓之曝气。第2页，此课件共26页哦曝气的作用与曝气方式曝气的作用与曝气方式 曝气作用：充氧 搅拌混合曝气方式：鼓风曝气 机械曝气：纵轴表面曝气机曝气叶轮 横轴表面曝气器曝气转刷 鼓风+机械联合曝气系统第3页，此课件共26页哦第4页，此课件共26页哦 气体通过气液界面的传质问题也就是如何计算通过界面所受的阻力问题.知道了阻力,传质的通量也

2、就能计算得到.气液界面附近区域难于进行观察和试验,故建立数学模型来描述:双膜理论(Whitman)浅渗理论(Higbic)界面更新理论(Danckwerts)第5页，此课件共26页哦4.6.14.6.1 氧转移原理氧转移原理1、菲克定律 Vd 物质的扩散速度（g/hm2）DL 扩散系数（m2/h）C 物质浓度（g/m3）X 扩散过程的长度（m）浓度梯度（462）第6页，此课件共26页哦2.双膜理论与氧总转移系数双膜理论与氧总转移系数KLa1)通过气液界面氧的扩散速度VddM/dt 单位时间通过气液界面扩散的物质量 A 气液界面的面积将（4-62）式代入：（463）（465）层流阻力大 于紊流阻

3、力 气膜 PgPi PgPi 液膜 Cs C O2难溶于水，阻力集中在液膜上 液膜成为氧转移的控制步骤（464）第7页，此课件共26页哦2）液膜中溶解氧的浓度梯度Xf液膜厚度（466）3）氧转移速率 氧传递率（KgO2/h)DL 氧分子在液膜中的扩散系数（m2/h)（467）第8页，此课件共26页哦4)氧转移速率5)氧转移速率公式的推导 液相中氧转移速率（KgO2/m3h）V 曝气池中混合液容积KLa 氧总转移系数（1/h）过程阻力 KLadC/dt 反之亦然 1/KLa（h）表示曝气池中DO浓度从C提高到Cs所需要的时间 过程阻力 KLa1/KLa 混合液DO浓度从C提高到Cs所需的时 间减

4、少，说明氧传递速度快。（468）（469）第9页，此课件共26页哦 对 公式的讨论提高dC/dt值的措施 提高KLa值。增大界面A减小气泡的粒径。降低液膜厚度Xf 加强紊流程度 提高CS值。提高气相中的氧分压：纯氧曝气；加大曝气器的浸没深度；深井曝气 的测定a）水中无氧状态下的测定法 用清水进行测定 用Na2SO3或N2气脱氧，使DO等于0 启动曝气充氧，每隔一定时间测定 DO值，直至DO达到饱和第10页，此课件共26页哦以充氧时间为横坐标，以DO为纵坐标得一曲线，并求相应点的斜率dC/dt。以DO为横坐标，以dC/dt为纵坐标得一直线，直线得斜率即为KLa第11页，此课件共26页哦b)对曝气

5、池混合液的测定 对于混合液，氧的变化率是氧的转移率与活性污泥微生物耗氧率R之差，即：R活性污泥微生物的耗氧速率R（mg/Lmin）可写为：截 距 斜率 第12页，此课件共26页哦4.6.2 4.6.2 影响氧转移的因素影响氧转移的因素 Cs氧的饱和浓度 （468）第13页，此课件共26页哦污水中存在着溶解性有机物，特别是表面活性物质，如短链脂肪酸和乙醇，是一种两亲分子，极性端羧基COOH（亲水）或羟基OH（亲水）插入液相中，而非极性端（疏水）的碳基链则伸入气相中。如 C17H35 COOH 非极性端 极性端 疏水 亲水 极性端 非极性端C17H35 COOH（亲水）（亲气相，疏水）1氧转移的影

6、响因素污水的水质氧转移的影响因素污水的水质 表面活性物质的影响 由于两亲分子聚集在气液界面上，阻碍氧分子的扩散转移，增加了氧转移过程的阻力KLa第14页，此课件共26页哦（472）（473）引入因子来修正表面活性物质对KLa的影响 污水中含盐量的影响CSCs（474）（475）第15页，此课件共26页哦2 水温的影响水温的影响T扩散系数DLKLadC/dt（476）T对dC/dt有一正一负的影响，但并不完全抵消当 1530时：水温低对氧转移有利 TdC/dt 3035时：水温较高对氧转移有利 TdC/dt第16页，此课件共26页哦气压Cs 应考虑一个压力修正系数 （477）3 气压（氧分压）的

7、影响气压（氧分压）的影响曝气池实际曝气池实际工况分析工况分析当考虑气压和含盐量的影响第17页，此课件共26页哦Cs1池底气泡生成时溶解氧的饱和度池底气泡生成时溶解氧的饱和度 Cs1CsX Cs 一个大气压下溶解氧饱和度 X 21/21 Cs2 气泡从池面逸出时溶解氧的饱和度气泡从池面逸出时溶解氧的饱和度（11）第18页，此课件共26页哦溶解氧饱和度平均值溶解氧饱和度平均值Csb（4-78）Ot（气泡从曝气池逸出时氧的百分数（）的计算（气泡从曝气池逸出时氧的百分数（）的计算式中：EA扩散装置（扩散器）氧的转移利用效率，一般为612（4-80）第19页，此课件共26页哦1 氧转移速率氧转移速率 在

8、稳定条件下，混合液中溶解氧浓度不变，氧的转移速率dC/dt等于活性污泥微生物的需氧速率Rr（KgO2/m3d）考虑到水质、温度、含盐量、气压的影响，dC/dt应写成dC/dtKLa（CsbC）Rr aQSrbVXv 在标准条件下：T20；气压1.013105Pa；脱氧清水：C0，1，1（4-81）第20页，此课件共26页哦则在标准条件下转移到水中的总氧量为（Kg/h）而在实际情况下，转移到曝气池混合液的总氧量为：将KLa（20）代入上式得出：（4-82）（4-83）（4-84）第21页，此课件共26页哦而上式中的实际上，处理废水需要转移到曝气池混合液中的总氧量为R，我们选定的曝气设备应满足在上

9、述情况下总需氧量R的要求。然而曝气设备的制造厂家是在标准条件下测试得出曝气设备的性能的KLa(20)。首先要确定曝气池混合液所需的总氧量R 再求出再标准条件下曝气设备应转移的总氧量R0，这样才能满足实际废水曝气池混合液所需的总氧量R的要求选定设备。第22页，此课件共26页哦2 供气量供气量Gs氧转移效率（EA）式中：S 供氧量（Kg/h）Gs 供气量（m3/h)0.21 氧在空气中所占百分比 1.43 氧的容重（Kg/m3）（4-85）（4-86）（4-87）第23页，此课件共26页哦3 3机械曝气标准条件下充氧量机械曝气标准条件下充氧量（氧转移总量）（氧转移总量）Q Qosos的计算的计算1）QOS的计算（4-88）V叶轮线速度（m/s）式中:n叶轮转速（转/分）D叶轮直径 K1池型修正系数（表17-14）第24页，此课件共26页哦池型修正系数分 建 式圆形曝气沉淀池圆池正方池长方池K1K2110.640.810.91.340.850.980.850.87池型修正系数 表4-14 K1充氧量Qos的池型修正系数 K2泵型叶轮轴功率N公式中的池型修正系数第25页，此课件共26页哦2）叶轮轴功率N的计算机械曝气计算程序机械曝气计算程序计算标准情况下的供氧量R0确定叶轮直径D确定叶轮轴功率N（4-90）（4-90）（4-89）第26页，此课件共26页哦