12曝气及曝气系统

第五节曝气及曝气系统第五节曝气及曝气系统♪氧移原理转♪氧移的影响因素转♪氧移速率与供气量的算转计♪曝气系与空气散装置统扩♪概述曝是采取一定的技措施，通曝装置气术过气所生的作用，使空中的移到混合液中产气氧转去，使混合液于浮。并处悬状态曝的主要作用：气⑴充氧，向活性泥微生物提供足的溶解，污够氧以足其在代程中所需的量。满谢过氧⑵、混合搅动，使活性泥在曝池于的污气内处搅动浮，能水充分接。悬状态够与污触6.1概述在通行的曝方法现气是由鼓机送出的空通将风压缩气一系列的管道系送到安装在曝池池底的空散过统气气扩装置（曝装置），空那里以微小泡的形式逸气气从气出，在混合液中散，使泡中的移到混合液中并扩气氧转去；而泡在混合液中的强烈散、，使混合液气扩搅动处于烈混合、拌。剧搅状态鼓曝风气:是利用安装在水面上、下的叶高速轮转动，烈地水面，生水，使液面空接的表剧搅动产跃与气触面不更新，空中的移到混合液中。断将气氧转机械曝气:另外有曝和者合的鼓还气两联风-机械曝气6.2氧移原理转6.2.1菲克（Fick）定律通曝，空中的相到混合液的过气气氧从气传递液相，是一程，也是一物散程。这既个传质过个质扩过散程的推力是物在界面的度差扩过动质两侧浓。物的分子度高的一向着低的一散、质从浓较侧较侧扩转移。散程的基本律可以用菲克（扩过规Fick）定律加以括概。=—DLdCdXνdνd物的散速率质扩，在位位面上单时间内单断通的物量；过质数DL散系扩数，表示物在某介中的散能质种质扩力，主要定于散物和介的特性及决扩质质温度；C物度质浓；dCdX度梯度浓，即位度的度化。单长内浓变值上式表明，物的散速率度梯度呈正比系。质扩与浓关（1）X散程的度扩过长；6.2.2膜理双论界面流层Xf液相主体（紊流）相主体气膜气液膜（紊流）CCSPiPg膜理模型双论曝程中，分子通气过氧、液界面由相移到过气气转液相，在界面的存在两侧着膜和液膜。在水生气污物理中，有体分子处关气通膜和液膜的理过气传递论，一般都以易斯刘（Lewis）和特曼怀（Whitman）于1923年建立的“膜理”双论基。如右：为础图膜理的主要点是：双论论►在、液相接的界面存在着于气两触两侧处流的膜层状态气和液膜，在其外侧分则别为相主体和液相主体气，主体均两个于紊流处状态，体分子以分子散方式相主体通膜气扩从气过气与液膜而入液相主体。进►由于、液相的主体均于紊流，其中气两处状态物度质浓基本上是均的，不存在度差，也不存在阻力匀浓传质，体分气子相主体到液相主体，阻力存在于、液流膜从气传递仅气两层层中。►在膜中存在着的分梯度，在液膜中气氧压存在着的氧浓度梯度，是移的推力。它们氧转动►溶于水，因此，移定性的阻力又集中在液膜氧难氧转决上，因此，分子通液膜是移程的控制步，氧过氧转过骤通液过膜的移速率是移程的控制速率转氧转过。以M表示在位单时间t通界面散的物内过扩质量；以数A表示界面面，下式成立：积则=dMdtνd（2）1A代入式（1），得：—DLdCdX=dMdt1A—DLdCdXA=dMdt（4）（3）在膜中，气分子的力很小氧传递动，相主体界气与面之的分差间氧压值Pg－Pi很低，一般可以认为Pg≈Pi。，界面的溶解度这样处氧浓值Cs是在分氧压为Pg件下的溶解的和度。如果相主体中的条氧饱浓值气一大。气压为个气压则Pg就是一大中的分个气压氧压（一大的约为个气压1/5）。CSC液膜厚度设为Xf（此低），在值极则液膜中溶解度氧浓的梯度：为dCdX=Xf（5）代入式（4）得：CSC=XfdMdtDLA（6）式中:A——、液相接界面面，气两触积[面积]，一般用m2表示；——速率，氧传递[量质][时间]-1，一般用kgO2/h表示；dMdtCSCXf——在液膜溶解的度梯度，内氧浓[量质][体积]-1[度长]-1，一般用kgO2/(m3·m)表示。DL——分子在液膜中的散系，氧扩数[面积][时间]-1，一般用m2/h表示；液相主体的容设积为V（m3），用其除以上式得：并则（CSC）=XfVdMdtDLA（7）V1式中：KL——液膜中分子系氧传质数，[度长][时间]-1，一般用m/h表示；KL=DL/Xf即（CS=VdCdtA（8）KL——液相主体中溶解度化速率（或氧浓变氧移速率），转[量质][体积]-1[时间]-1，一般用KgO2/(m3·h)表示；dCdt因此，上式改：写为由于A，采用移系值难测总转数KLa代替KLAV（CS=dCdt（9）KLa式中KLa——移系，氧总转数[时间]-1，一般用h-1表示。此表示在曝程中的特性值气过氧总传递，程中阻力大，当传递过时则KLa低，反之值则KLa高。值KLa的倒数1/KLa的位小（单为时h），所表示的是曝它池中溶解度气氧浓从C提高到Cs所需要的。时间当KLa低值时1/KLa高，使混合液溶解度值内氧浓从C提高到Cs所需时，明速率慢，反之，的速率快，所需间长说氧传递则氧传递时短。间此外，可提高相中的分，如采用曝、避免水高还气氧压纯氧气温过等提高来Cs。值了提高为dc/dt，可多方面考：值从虑最重要的因素是增大曝量增大液接面；气来气触积可小泡尺度，改微孔曝更好；还减气为气加强液相主体的紊流程度，降低液膜厚度，加速、液界面的更新；气增加曝池深度增大液接和面，而提高气来气触时间积从KLa。值6.2.3移系氧总转数KLa的确定值移系氧总转数KLa是算移速率的基本，也计氧转参数是价空散装置供能力的重要，通求评气扩氧参数过试验定。（CSC0）（CSCt）（将9）式积分整理后，得到下式：C0——曝池初始溶解的度，气内氧浓[量质][体积]-1，一般用mg/L表示；Ct——曝某刻气时t，溶解度，时氧浓[量质][体积]-1，一般用mg/L表示；CS——和溶解度，饱氧浓[量质][体积]-1，一般用mg/L表示；t——曝，气时间[时间]，一般用h表示。Lg=KLa2.303t（10）6.3氧移的影响因素转式（从6）可以看到，的移速率分子在液氧转与氧膜的散系扩数DL、液界面面气积A、液界面液相气与主体之的度差（间氧浓Cs－C）等成正比系参数关，液膜厚度与Xf成反比系，影上述各的因关响项参数素也必然是影移速率的因素。响氧转污水水质氧分压水温1.污水水质水中含有各，的移生一定的影。特污种杂质它们对氧转产响是某些表面活性物，如短脂肪酸和乙醇等，物的别质链这类质分子分子（性端水、非性端疏水）。聚集属两亲极亲极它们将在液界面上，气形成一分子膜，阻碍分子的散移层氧扩转，总移系转数KLa下降，此引入一小于值将为个1的修正系数α。（12）α=水中的清KLa水中的污KLa，所以KLaαKLa=（11），由于在水中含有，因此，在水中的污盐类氧和度也受水的影，此，引入另一小饱质响对数值于1的系数β予以修正。（14）β=水的清CS水的污CS，所以CSβCS=（13），上述的修正系数α、β，均可通水、值过对污水的曝充予以定。清气氧试验测2.水温水的移影大，水上升，水的粘性降低，散系温对氧转响较温滞扩提高，液膜厚度之降低，数随KLa增高，反之，值则KLa降低值，其的系式：间关为KLa因度上升而增大，但液相中的度梯度值温氧浓却有所降低。KLa(T)KLa(20)1.024（T—20）=.（15）式中KLa(T)——水温为T℃的移系，时氧总转数[时间]-1，h-1；KLa(20)——水温为20℃的移系，时氧总转数[时间]-1，h-1；T——度，℃；设计温1.024——度系。温数氧在蒸水中的溶解度馏7.77299.351911.5997.92289.541811.8788.07279.741712.1778.22269.951612.4868.382510.151512.8058.532410.371413.1348.632310.601313.4838.832210.831213.8428.992111.081114.2319.172011.331014.620饱和度（Cs）（mg/L）水温（T）（℃）饱和度（Cs）（mg/L）水温（T）（℃）饱和度（Cs）（mg/L）水温（T）（℃）水温对溶解氧饱和度Cs值也产生影响，Cs值因温度上升而降低（见下表）。因此，水移有相反的影，但不能相抵消。温对氧转两种响并两的，水降低有利于的移。在行正常的曝总来说温氧转运气池，混合液在内当15～30℃范，混合液溶解度围内时氧浓C保持在1.5～2.0mg/L左右宜。为3.氧分压Cs受分或的影。降低，值氧压气压响气压Cs也之下降值随；反之提高。则Cs力值与压p之存在着如下系：间关P——所在地的大力，区实际气压Pa；Cs(760)Cs=pp1.013×105——pp——水的和蒸汽力，饱压Pa。式中Cs(760)——准大力件下的标气压条Cs，值mg/L；（16）在行正常的曝池的水件下，运气温条p可忽略不，得：值计则Cs(760)Cs=p1.013×105=Cs(760)ρ（17）ρ=p1.013×105（18）鼓曝池，安装在池底的空散装置出口对风气气扩处的分最大，氧压Cs也最大；但泡上升至水面，值随气体力逐降低，最后降低到一大，而且泡气压渐个气压气中的一部分已移到液体中氧转.鼓曝池中的风气Cs是散装置出口和混合液表面值应扩处两的溶解和度的平均，按下列公式算：处氧饱浓值应计式中Csb——鼓曝池混合液溶解和度的平均，风气内氧饱值mg/L；Cs——在大力件下，的和度，气压条氧饱mg/L；Pb——空散装置出口的力气扩处绝对压Pa，Pb＝P+9.8×103HH——空散装置的安装深度，气扩m；P——曝池水面的大力，气气压P=1.013×105Pa；Ot——曝池逸出体中含量的百分率，从气气氧%；Csb=CsPb2.026×105+Ot42（19）%10012179121AAtEEOEA——的利用效率，一般在氧6%～20%之。间6.4氧移速率与供气量的算转计6.4.1氧移速率的算转计生家提供空散装置的移系是在准件下产厂气扩氧转数标条测定的，所准件是：水谓标条温20℃；气压为1.013×105Pa（标准大）；定用水是水。准移速率（气压测脱氧清标氧转R0）可按下式算：计)20()20()20()20(0)(sLasLaCKCCKdtdCR（20）式中C——水中含有的溶解度，氧浓mg/L，水脱氧清C=0。上式必根据件加以修正，引入各修正系，须实际条项数温度为T件下的移速率（条实际氧转R）等于活性泥微生应污物的需速率（氧Rr）：rTsbTLaRCCKdtdCR)()20()20(024.1（21）R0与R之比：为CCRRsCTsb)()20(0T)20(024.1（22）61.1~33.10RR一般，即工程所需空量准件下的所需空量实际气较标条气多33～61%。而CCRCRTsbs)()20(0T)20(024.1混合液的溶解度，一般按氧浓2mg/L考。虑（23）6.4.2氧移效率与供气量的算转计%1000cAOVRE式中EA—移效率，氧转%；Oc—供量，氧kg/h；移效率氧转（利用效率）：氧（24）sscGGO3.043.121.00.21——在空中所占的比例氧气,1.43——的容重（氧kg/m3）。（25）Gs——供量，气m3/h式中V—曝池体气积供量：气鼓曝，各空散装置在准下对风气种气扩标状态EA值，是商提供的。因此，供量可以通式（厂气过26）确定，即：%1003.00AsEVRGRO根据公式（值23）确定。（26）机械曝，各叶在准件下的充量对气种轮标条氧叶直、速率的系，也是商通与轮径线关厂过实际定提供的。如型叶的充量叶直及测泵轮氧与轮线叶速率的系，按下式确定：轮线关KDvQos88.128.0379.0式中Qos——型叶在准件下的充量，泵轮标条氧kg/h；——叶速率，轮线m/s；D——叶直，轮径m；K——池型修正系。结构数v（27）,R0按式（值则23）确定。所需叶直可以通公式（轮径过27）求定（型叶），其泵轮他型的叶的充量根据相的公式或表求出类轮氧则应图。0VRQOS由于活性泥系供速率活性泥微生物