07曝气设备充氧能力的测定.doc

32诚信做人；数据真实；分析合理；富于创新《环工综合实验（2）》（曝气设备充氧能力的测定）实验报告专业环境工程班级环工0902姓名王健指导教师余阳成绩东华大学环境科学与工程学院实验中心二0一二年五月实验题目曝气设备充氧能力的测定实验类别综合实验室学院楼2136实验时间2012年5月4日13:00时~16:20时实验环境温度:23.6℃相对湿度:51%同组人数4人（王玉佳、马莉、孙扬雨、王玥力）承诺人签名目录一、实验目的3二、实验原理3（一）气体传递理论3（二）操作原理5三、实验仪器设备及试剂6（一）溶解氧测定仪6（二）空压机7（三）曝气机9四、实验步骤13六、实验记录及处理分析15（一）穿孔曝气法16（二）微孔曝气法19（三）表面曝气法22七、实验注意事项25八、思考题25实验目的1.掌握测定曝气设备的KLa和充氧能力α、β的实验方法及计算Qs；2.评价充氧设备充氧能力的好坏；3.掌握曝气设备充氧性能的测定方法。实验原理活性污泥处理过程中曝气设备的作用是使氧气、活性污泥、营养物三者充分混合使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进行物质代谢。由于氧的供给是保证生化处理过程正常进行的主要因素因此工程设计人员通常通过实验来评价曝气设备的供氧能力。（一）气体传递理论说到曝气就不得不介绍一下气体传递理论。现最受公众接受的是1923年由惠特曼（W.G.Whitman）和刘易斯（L.K.Lewis）提出的双膜理论：作为界面传质动力学的基本理论该理论较好地解释了液体吸收剂对气体吸收质吸收的过程。气体吸收是气相中的吸收质经过相际传递到液相的过程。当气体与液体相互接触时即使在流体的主体中已呈湍流气液相际两侧仍分别存在有稳定的气体滞流层（气膜）和液体滞流层（液膜)而吸收过程是吸收质分子从气相主体运动到气膜面再以分子扩散的方式通过气膜到达气液两相界面在界面上吸收质溶入液相再从液相界面以分子扩散方式通过液膜进入液相主体。针对气体吸收传质过程双膜理论的基本论点如下：1、相互接触的气、液两相流体间存在着稳定的相界面界面两侧各有一个很薄的停滞膜相界面两侧的传质阻力全部集中于这两个停滞膜内吸收质以分子扩散方式通过此二膜层由气相主体进入液相主体；2、在相界面处气、液两项瞬间即可达到平衡界面上没有传质阻力溶质在界面上两相的的组成存在平衡关系即所需的传质推动力为零或气、液两相达到平衡；3、在两个停滞膜以外的气、液两相主体中由于流体充分湍动不存在浓度梯度物质组成均匀。溶质在每一相中的传质阻力都集中在虚拟的停滞膜内。根据双膜理论气、液相界面附近的浓度分布如下图所示。双膜理论将相际传质过程简化为经两膜层的稳定分子扩散的串联过程。吸收过程则为溶质通过气膜和液膜的分子扩散过程。所以两项间传质的速率方程分别为气膜：(NA)g=kg(pA-pAi)液膜：(NA)l=kl(cAi-cA)式中：(NA)g(NA)l——溶质通过气膜和液膜的传质通量kmol/(m2·s)pAcA——溶质在气、液两相主题中的压力(Pa)和浓度(kmol/m3)pAicAi——溶质在气、液两相界面上的压力(Pa)和浓度(kmol/m3)kg——以气相分压为推动力的气膜传质系数kmol/(m2·s·Pa)kl——以液相浓度为推动力的液膜传质系数m·s双膜理论假设溶质以稳定分子扩散方式通过气膜和液膜因此气相和液相的对流传质速率相等。由此理论所得的传质系数计算式形式简单但等效膜层厚度以及界面上浓度都难以确定；双膜理论存在着一定局限性例如对具有自由相界面或高度湍动的两流体间的传质体系相界面是不稳定的因此界面两侧存在稳定的等效膜层以及物质以分子扩散方式通过此两膜层的假设都难以成立夏清化工原理天津大学出版社。（二）操作原理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状态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以下式表示：式中：——氧转移速率mg/(L·h)；KLa——氧的总传递系数L/h；Cs——实验室的温度和压力下自来水的溶解氧饱和度mg/L；Ct——相应某一时刻t的溶解氧浓度mg/L。将上式积分得ln(Cs–Ct)=-KLat+常数测得Cs和相应于每一时刻t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KLaC＝Cs－Ct。由于溶解氧饱和浓度、温度、污水性质和