曝气的原理Word文件下载.docx

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（6）

式中

——液相主体溶解氧浓度变化速率（或氧转移速率），kgO2/m3.h；

KL——液膜中氧分子传质系数，m/h，

。

由于气液界面面积难于计量，一般以氧总转移系数（

）代替

，则上式改写为：

（7）

式中：

——氧总转移系数，h-1，

（8）

此值表示在曝气过程中氧的总传递性，当传递过程中阻力大，则

值低，反之则

值高。

的倒数1/KLa的单位为（h），它所表示的是曝气池中溶解氧浓度从

提高到Cs所需要的时间。

为了提高dC/dt值，可以从两方面考虑：

（式（8））

1）提高

值——加强液相主体的紊流程度，降低液膜厚度，加速气、液界面的更新，增大气、液接触面积等。

2）提高Cs值——提高气相中的氧分压，如采用纯氧曝气、深井曝气等。

3、氧总转移系数（

）的求定

氧总转移系数（

）是计算氧转移速率的基本参数，一般是通过试验求得。

将式（7）整理，得：

（9）

积分后得：

（10’）

换成的以10为底，则

（10）

C0——当t=0时，液体主体中的溶解氧浓度（mg/l）；

Ct——当t=t时，液体主体中的溶解浓度（mg/l）；

Cs——是在实际水温、当地气压下溶解氧在液相主体中饱和浓度（mg/l）。

由式（10）可见

与t之间存在着直线关系，直线的斜率即为KLa/2.3。

测定

值的方法与步骤如下：

1）向受试清水中投加Na2SO3和CoCl2，以脱除水中的氧；

每脱除1mg/L的氧，在理论上需7.9mg/LNa2SO3，但实际投药量要高出理论值10~20%；

CoCl2的投量则以保持Co2+离子浓度不低于1.5mg/L为准，Co2+是催化剂。

2）当水中溶解氧完全脱除后，开始曝气充氧，一般每隔10分钟取样一次，（开始时可以更密集一些），取6~10次，测定水样的溶解氧；

3）计算

值，绘制

与t之间的关系曲线，直线的斜率即为KLa/2.3。

二、氧转移速率的影响因素

标准氧转移速率——指脱氧清水在20︒C和标准大气压条件下测得的氧转移速率，一般以R0表示（kgO2/h）；

实际氧转移速率——以城市废水或工业废水为对象，按当地实际情况（指水温、气压等）进行测定，所得到的为实际氧转移速率，以R表示，单位为kgO2/h。

影响氧转移速率的主要因素：

——废水水质、水温、气压等

1、水质对氧总转移系数（KLa）值的影响：

废水中的污染物质将增加氧分子转移的阻力，使KLa值降低；

为此引入系数α，对KLa值进行修正：

式中KLaw——废水中的氧总转移系数；

α值可以通过试验确定，一般α=0.8~0.85

2、水质对饱和溶解氧浓度（Cs）的影响：

废水中含有的盐分将使其饱溶解氧浓度降低，对此，以系数β加以修正：

，

式中Csw——废水的饱和溶解氧浓度，mg/l；

β值一般介于0.9~0.97之间。

3、水温对氧总转移系（KLa）的影响：

水温升高，液体的粘滞度会降低，有利于氧分子的转移，因此KLa值将提高；

水温降低，则相反。

温度对KLa值的影响以下式表示：

式中KLa（T）和KLa（20）——分别为水温T︒C和20C︒时的氧总转移系数；

T——设计水温︒C；

4、水温对饱和溶解氧浓度（Cs）的影响：

水温升高，Cs值就会下降，在不同温度下，蒸馏水中的饱和溶解氧浓度可以从表中查出。

水温（︒C）

饱和溶解氧（mg/l）

14.62

14.23

13.84

13.48

13.13

12.80

12.48

12.17

11.87

11.59

11.33

11.08

10.83

10.60

10.37

10.15

9.95

9.74

9.54

9.35

9.17

8.99

8.83

8.63

8.53

8.38

8.22

8.07

7.92

7.77

7.63

5、压力对饱和溶解氧浓度（Cs）值的影响：

压力增高，Cs值提高，Cs值与压力（P）之间存在着如下关系：

（15）

式中P——所在地区的大气压力，Pa；

Cs（P）和Cs（760）——分别是压力P和标准大气压力条件下的Cs值，mg/l；

P’——水的饱和蒸气压力，Pa；

由于P’很小（在几kPa范围内），一般可忽略不计，则得：

其中

对于鼓风曝气系统，曝气装置是被安装在水面以下，其Cs值以扩散装置出口和混合液表面两处饱和溶解氧浓度的平均值Csm计算，如下所示：

（18）

式中Ot——从曝气池逸出气体中含氧量的百分率，%；

（19）

EA——氧利用率，%，一般在6%~12%之间；

Pb——安装曝气装置处的绝对压力，可以按下式计算：

（20）

P—曝气池水面的大气压力，P＝1.013×

105Pa；

H——曝气装置距水面的距离，m。

三、氧转移速率与供气量的计算

1、氧转移速率的计算：

标准氧转移速度（R0）为：

式中CL——水中的溶解氧浓度，对于脱氧清水CL=0;

V——曝气池的体积，（m3）；

为求得水温为T，压力为P条件下的废水中的实际氧转移速率（R），则需对上式加以修正，需引入各项修正系数，即：

因此，R0/R为：

（23）

一般来说：

R0/R=1.33~1.61。

将（23）式重写：

（24）

式中CL——曝气池混合液中的溶解氧浓度，一般按2mg/l来考虑。

2、氧转移效率与供气量的计算：

①氧转移效率：

EA——氧转移效率，一般的百分比表示；

OC——供氧量，kgO2/h；

21%——氧在容气中的占的百分比；

1.331——20︒C时氧的容重，kg/m3；

Gs——供气量，m3/h。

②供气量Gs：

（27）

对于鼓风曝气系统，各种曝气装置的EA值是制造厂家通过清水试验测出的，随产品向用户提供；

对于机械曝气系统，按式（24）求出的R0值，又称为充氧能力，厂家也会向用户提供其设备的R0值。

③实际需氧量（R）：

活性污泥系统中的供氧速率与耗氧速率应保持平衡，因此，曝气池混合液的需氧量应等于供氧量。

需氧量是可以根据下式求得：

（28）

ɑ′去除单位有机物所需氧系数;

Q*Sr有机物的量;

b’呼吸耗氧系数;

V曝气池容积;

Xv挥发性污泥浓度;

其乘积为微生物的量.

四、曝气系统的设计计算

1、鼓风曝气系统：

①求风量（供气量Gs）：

式（28）求得需氧速率O2根据供氧速率=需氧速率，则有：

R=O2，

根据式（24）求得标准氧转移速率R0：

根据式（27）求得供气量

（m3/d）Gs’（m3/min）；

②求要求的风压（风机出口风压）：

根据管路系统的沿程阻力、局部阻力、静水压力再加上一定的余量，得到所要求的最小风压。

③根据风量与风压选择合适的风机。

2、机械曝气系统：

①充氧能力R0的计算：

根据式（28）求得需氧量O2；

R=O2；

②根据R0值选配合适的机械曝气设备。

[例题]

一个城市污水处理厂，设计流量Q＝10000m3/d，一级处理出水BOD5＝150mg/l，采用活性污泥法处理，处理水BOD5≤15mg/l。

采用中微孔曝气盘作为曝气装置。

曝气池容积V＝3000m3，Xr=2000mg/l，EA=10%,曝气池出口处溶解氧Cl=2mg/l，水温T=25℃，曝气盘安装在水下4.5m处。

有关参数为：

a’=0.5,b’=0.1,α=0.85,β=0.95，ρ=1.0

求：

（1）采用鼓风曝气时，所需的供气量Gs（m3/min）

（2）采用表面机械曝气器时的充氧量R0（kgO2/h）

[解]：

A．鼓风曝气系统

（1）按式（28）计算需氧量：

（2）按式（18）计算20︒C和25︒C时曝气池内饱和溶解氧浓度的平均值：

曝气装置出口处的压力Pb：

气泡逸出曝气池表面时，氧含量的百分比可以按式（19）计算：

查表得20︒C和25︒C时的饱和溶解氧浓度分别为：

Cs（20）=9.17mg/l;

Cs（25）=8.38mg/l;

代入式（18）有：

（3）标准供氧速率R0：

由式（24）有：

（4）按式（27）计算供气量：

②

③

④

⑤

⑥

B.机械曝气器

按式（29）求充气能力R0：

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