曝气系统研究.docVIP

给水生物接触氧化池两种不同曝气系统的比较研究1 生物接触氧化池的两种曝气系统 为提高氧的利用率，生物接触氧化池宜采用气水逆向流设计。一般用鼓风机鼓风曝气，曝气设备分布于池底；气流自下向上流经填料区，水流自上向下流经填料区。曝气系统一般采用微孔曝气系统或穿孔曝气系统。微孔曝气系统一般采用膜片式微孔曝气器作为曝气设备，池中填料一般采用弹性填料，设计气水比一般取0.7左右。穿孔曝气系统采用穿孔管作为曝气设备，池中填料可采用颗粒填料或弹性填料，设计气水比一般取1左右。 2 充氧性能比较 通过对中试装置的清水充氧试验，对两种不同曝气方式的标准状态充氧性能作了测试，并对以下几项充氧性能评定指标作了比较与分析。 (1)标准状态下的氧总转移系数KLas（h-1）——曝气器在标准状态(水温20℃、1atm大气压强)的测试条件下，在单位传质推动力作用时，单位时间向单位体积水中传递氧的数量； KLas=KLa(T)1.024(20-T) (1）式中KLa(T)——水温为T℃条件下，氧气的总转移系数（h-1）；T——测定时的实际水温（℃）KLa(T)=2.303lg[(cs-c1)/(cs-c2)]×［60/(t2-t1)]（2） 式中Cs——液体中的氧气溶解度（mg/L）； C1、C2——在t1、t2时间（以min计）所测得的氧气浓度（mg/L）。 (2)氧气转移率dc/dt（mg/Lh）——曝气器在标准状态的测试条件下,单位体积内氧气的转移速率； dC/dt=KLas·Cs(20)（3） 式中dC/dt ——单位体积内氧气的转移速率，简称氧气转移率（mg/L.h）；Cs(20)——标准状态下的氧气在清水中的溶解度，Cs(20)=9.17mg/L。(3)充氧能力R0(kgO2/h)——曝气器在标准状态的测试条件下，单位时间向溶解氧为零的水中传递的氧量: R0=KLas·V·Cs(20)·10-3 ,（kgO2/h）(4) 式中V——液体体积（m3）。 (4)氧利用率EA（％）——曝气器在标准状态的测试条件下，传递到水中的氧量占曝气器供氧量的百分比: EA=(R0/S)×100%（5）式中 S——供氧量(kgO2/h)； S=0.211.331×GS 其中0.21——空气中氧所占比例；1.331——标准状态下氧的容重(kg/m3)；GS——供给空气量(m3/h)。 (5)充氧动力效率EP（kgO2/kW.h）——曝气器在标准状态的测试条件下消耗1kW.h有用功所传递到水中的氧量。 Ep=R0/N（kgO2/KW.h）（6）式中N ——消耗功率计算值； N=HGsγ/102（kW） 其中H ——空气压力(kg/cm2)； γ——标准状态下的空气容重，γ =1.205(kg/m3)。 2.1 清水充氧试验本试验直接利用A型和B型生物接触氧化中试装置（见图1）为测试装置：A型生物接触氧化池的填料区下方设微孔曝气器(微孔直径0～200μm范围内变化)，直接向弹性填料区鼓风曝气，池中水深4.5m，填料区高度4m，并采用两级串联的方式运行。B型生物接触氧化池的填料区下方设置穿孔曝气管(孔径1mm)，直接向颗粒填料区鼓风曝气，池中水深4.1m，填料区高度2m。 试验用水为自来水，水温28℃，供气量以转子流量计计量换算。试验方法采用静态启动的间歇非稳态法；用亚硫酸钠为消氧剂，氯化钴为催化剂；溶解氧采用溶氧仪直接测定。 试验条件和测试结果见图2和表1。 表1 两种曝气系统的清水充氧试验结果 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 比较项目 水温 水深 池表面积 气压 气量* 孔眼直径 KLaS dc/dt R0 EA Ep ℃ m m2 kg/cm2 m3/h μm h-1 kgO2/m3.h kgO2/h % kgO2/kW.h A型 28 4.5 1.28 0.714 5.0 0～200 6.01 0.055 0.32 22.9 5.42 B型 28 4.1 0.76 0.714 3.0 1000 4.04 0.037 0.12 15.0 3.39 *注：气量均采用设计工况下的曝气量，曝气强度均控制在4m3/m2.h左右。2.2 试验结果分析和结论2.2.1由表1可以看出：（1）由于氧的溶解度小（因而氧的转移也慢），通过正常的气水交界面难以获得足够的氧量来进行好氧生物处理，必须要人为地增加气水的交界面。鼓风曝气就是增加氧转移交界面的一种方法。依据双膜理论，膜的厚度反映了阻力的大小。在浓度差相等的情况下，鼓风曝气气泡愈小，氧的转移量也愈多。由表1第6项可知，A型生物接触氧化池的气泡直径远小于B型；从第7、8项可看出，其相应的KLaS值和dc/dt值高于B型。（2）一个曝