曝气设备的选型和设计

曝气设备的选型和设计参考资料：曝气是污水好氧生化处理系统的一个重要工艺环节，它的作用是通过曝气管向反应器内充氧，保证微生物生化作用所需之溶解氧，并保持反应器内微生物、底物、溶解氧，即泥、水、气三者的充分混合，为微生物降解有机物提供有利的生化反应条件。同时，曝气也是污水好氧生化处理系统中运转费用最高的工艺环节，曝气充氧电耗一般占总动力消耗的60%～70%，因此优选能耗少、造价低的曝气装置具有重要意义。曝气设备的选型氧化沟曝气设备的选型不仅要考虑供氧的需要,还要适应水量的大小,否则会导致循环流量与进水流量的比值过大.氧化沟曝气设备的布置应考虑氧化沟内生化反应的特点,经计算确定,不宜直接按等距离布置.此外,曝气设备与进水点的相对位置要视具体情况.曝气设备所应具有的功效：产生并维持有效的气水接触，并且在生物氧化作用不断消耗氧气的情况下保持水中一定的溶解氧浓度；在曝气区内产生足够的混合作用和水的循环流动；维持液体的足够速度，以使水中的生物固体处于悬浮状态。各种曝气设备的特点是各不相同的，因此曝气设备的用途和使用的范围也就有各种不同，因此，在工艺设计中，要根据实际的需要和企业所能够承担的成本来选择曝气设备。曝气设备的主要技术性能指标如下：①动力效率（EP）；②氧的利用效率（EA）；③氧的转移效率（EL）。鼓风曝气设备的性能按照①、②两项指标评定，机械曝气装置则按照①、③两项指标评定。在工艺设计和设备选择中我们需要考虑性能、特点以外，还需要考虑有关叶轮直径和曝气池直径的比例。按照曝气的方式不同，曝气池的分类也各不相同，一般情况下，我们可以分为推流式曝气池和完全混合型曝气池两种，各种不同的曝气方式设计的参数也是不相同的，这主要是根据实际条件来进行相应的调整。曝气设备的选择则是经济效益和运行成本控制的关键。曝气池的设计曝气池的设计计算主要包括：①曝气池容积的计算；②池体设计；③需氧量和供氧量的计算。（一）曝气池容积的计算1、计算曝气区容积，常用的是有机负荷计算法。负荷有两种表示方法，即污泥负荷和容积负荷。一般采用污泥负荷，计算过程如下：确定污泥负荷；确定所需要微生物的量；计算曝气池的有效池容；确定曝气池的主要尺寸2、动力学方法也可用动力学方法计算曝气池的容积。计算过程如下：确定所需的动力学常数的值；确定污泥龄；确定所需的微生物量；确定曝气池的容积；根据有关公司对出水浓度进行校核，或者根据污泥负荷的定义对污泥负荷进行校核。这两种方法取其中一种就可以。（二）需氧量和供氧量的计算单位时间内曝气设备供给曝气池混合液的氧量称为供氧量。供氧量只有一部分直接转移到废水中去，称为吸氧量。在曝气池中，氧是通过空气在混合液中扩散转移到水中，成为溶解氧后，才被微生物细胞利用。⑴氧转移的基本原理根据气体传递双膜理论，可以计算出曝气池内清水中气泡内的氧转移到水中的速率，通过曝气，空气中的氧从气相传递到混合液的液相中，这既是一个传质过程，又是一个物质扩散过程，扩散的推动力是氧在界面两侧的浓度差，即氧的不足量或饱和差，饱和差越大，氧转移速率就越大。⑵影响氧转移的因素在供氧量和吸氧量之间存在着转移效率。废水实际所吸收的氧量有多种影响因素：①水温水温不仅会影响饱和溶解氧的浓度，而且还影响流体的黏滞度，从而影响氧的总转移系数，式中是温度为T℃时氧的总转移系数，是温度为20℃时氧的总转移系数，为温度系数，其取值范围为1.008～1.047，一般取值1.024。②溶液的性质及其所含组分对氧的溶解度和氧的转移都有直接的影响，如污水中的表面活性剂等有机组分及无机组分都会影响氧的饱和溶解度。③分压力对氧的饱和溶解度有一定的影响，当氧的分压力降低时，氧的饱和溶解度也降低，在压力不是标准大气压的地区，应使用修正系数进行修正。④曝气装置的搅拌混合强度对氧的总转移系数有影响，强的混合程度不但会使液膜的厚度减小从而使氧的总转移系数增大而且还使气泡直径减小，增加了气液交界的面积，有利于氧的转移，所以搅拌混合强度越大，越大。⑤水深对溶解氧浓度的影响在鼓风曝气池内，增加扩散器的装设浓度，形成的气泡中氧的分压力增大，所以氧的饱和溶解度亦增大，安装在池底的空气扩散装置出口处的氧分压最大，因此氧的饱和溶解浓度也最大。曝气池中的饱和溶解氧浓度应该是扩散装置出口处和混合液表面两处的饱和溶解氧浓度的平均值。⑶供氧量计算实际曝气池中的氧转移量的计算法有以下几种：①氧转移量法供氧量的计算是为了让我们更好地选择和设计合适的曝气系统，以满足生化反应的需氧量，但为了产品的适应面，生产厂家提供的空气扩散装置的氧传递参数是在标准条件下测定的，所谓标准条件是指一个大气压和20℃的脱氧清水中测定试验。在实际应用中，曝气装置在混合液中的氧的总转移系数，均与在清水中不同，应该用公式将实际传氧速率换算成标准传氧速率。供氧量S=0.28GS，而供气量其中是曝气器的氧利用率，用公式计算。②经验数据法根据国内污水厂的运行经验，当曝气池水深为2.5～3.5m时，去除1kgBOD5所需的供氧量为：穿孔管曝气时：80～140m3(空气)/kg(BOD5)扩散板曝气时：40～70m3(空气)/kg(BOD5)