曝气充氧实验指导书.doc

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α、β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η%,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

式中——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——相应某一时刻的溶解氧浓度，
将上式积分，得
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，或与C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：φ150×1200㎜，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：φ600mm，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）、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：1WZB－35A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：1500×750×1800mm。
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：

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
5、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（0.5－1min读数一次）。
（三）CoCl2和Na2SO3的需要量的计算方法：
CoCl2

2Na2SO3＋O2————→2Na2SO4
从上面反应式可以知道，每去除1mg溶解氧需要投加8.0mgNa2SO3。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110－150％。计算方法如下：
W＝V×Cs×8×（110－150％）
式中：W——Na2SO3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0.05－0.5mg/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__________（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