实验六 曝气充氧实验.doc

实验六曝气充氧实验
一、实验目得
活性污泥法处理过程中曝气设备得作用就是使空气、活性污泥与污染物三者充分混合,使活性污泥处于悬浮状态，促使氧气从气相转移到液相，从液相转移到活性污泥上，保证微生物有足够得氧对有机污染物进行氧化降解。由于氧得供给就是保证生化处理过程正常进行得主要因素之一,因而需通过实验测定氧得总传递系数KLa，评价曝气设备得供氧能力与动力效率，为合理得选择曝气设备提供理论依据.通过本实验希望达到以下目得：
1、加深理解曝气充氧机理及影响因素；
２、掌握测定曝气设备得氧总传递系数与充氧能力得方法;
3、了解各种测试方法与数据整理得方法。
二、实验原理
所谓曝气就就是人为得通过一些设备，加速向水中传递氧得一种过程。现行通过曝气方法主要有三种,即鼓风曝气、机械曝气、鼓风机械曝气。鼓风曝气就是将由鼓风机送出得压缩空气通过管道系统送到安装在曝气池池底得空气扩散装置(曝气器)，然后以微小气泡得形式逸出，在上升得过程中与混合液接触、扩散,使气泡中氧转移到混合液中支。机械曝气则就是利用安装在水面得叶轮得高速转动，剧烈搅动水面,产生水跃,使液面与空气接触得表面不断更新，使空气中得氧转移到混合液中去.曝气得机理可用若干传质理论来加以解释，但水处理界比较公认得就是刘易斯(Lewiｓ)于怀特曼（Whitｍａn)创建得双膜理论.双膜理论就是基于在气液两相界面存在着两层膜（气膜与液膜)得物理模型.它得内容就是:在气液两相接触界面两侧存在着气膜与液膜,它们处于层流状态，气体分子从气相主体以分子扩散得方式经过气膜与液膜进入液相主题,氧转移得动力为气膜中得氧分压梯度与液膜中得氧得浓度梯度,传递得阻力存在于气膜与液膜中，而且主要存在于液膜中.如图所示:

双膜理论模型
影响氧转移得因素主要有温度、污水性质、氧分压、水得紊流成都、气液之间接触时间与面积等。
氧转移得基本方程式为

式中--液相主体中氧转移速度［mg/（l·min）］
Cs——液膜处报与溶解氧浓度（mg/Ｌ)
C——液相主体中溶解氧浓度（mg/L）
KLａ--为氧总转移系数
DL——氧分子在液膜中得扩散系数
A——气液两相接触界面面积（ｍ2）
Xf——液膜厚度(m）
V—-曝气液体容积（L）
由于液膜厚度Xf及两相接触界面面积很难确定,因而用氧总转移系数KＬａ值代替。KLa值与温度、水紊动性、气液接触面面积等有关.它指得就是在单位传质动力下，单位时间内向单位曝气液体中充氧量,它就是反映氧转移速度得重要指标。

式中:KLa-氧总转移系数,l/min；
ｔ、t0-曝气时间,ｍin;
ρ0—曝气开始时烧杯内溶解氧浓度（t０＝0时，C0=?mｇ/L）,mg/L；
ρs—烧杯内溶液饱与溶解氧值,mg／L；
ρｔ—曝气某时刻ｔ时,烧杯内溶液溶解氧浓度，mg/L
评价曝气设备充氧能力得方法有两种：⑴不稳定状态下得曝气试验，即试验过程中溶解氧浓度就是变化得，由零增加到饱与浓度;⑵稳定状态下得试验,即试验过程中溶解氧浓度保持不变。本实验仅进行在实验室条件下进行得清水与污水在不稳定状态下得曝气试验。
三、实验设备及仪器
1、实验装置如图

2、卷尺
3、溶解氧测定仪
4、烧杯（1０0ｍＬ)配玻棒
5、计时表
6、无水亚硫酸钠
7、催化剂:氯化钴
8、电子天平
四、实验步骤
1、向模型曝气池注入自来水至曝气叶轮表面稍高处,用卷尺测出模型曝气池内水得高度H（m)与模型曝气池得直径D（m）,进而计算出模型曝气池得容积(V,m3或L)。
注意：注水时水得流速不能过大，应避免模型曝气池中注入得原水含有气泡。
2、认真预习溶氧仪得使用方法,用胶带将极化校正过得溶氧仪探头捆绑在大玻棒上，并将探头伸入水下1／2处。
注意：在实验过程中,探头伸入水下得深度应尽量保持一致,并要避免溶氧仪探头与曝气头相接触。
3、启动曝气叶轮，使其缓慢转动（注意：仅使水流流动，不能产生气泡）,用溶氧仪测定自来水水温与水中溶解氧值，当溶氧仪数值稳定时记录其为初始溶解氧浓度ρ０.
4、根据ρ0计算实验所需要得消氧剂Na2SＯ３与催化剂CｏCl２得量,并称取。
Na2SＯ3+１／2Ｏ２=Ｎa２SO４
１）脱氧剂（无水亚硫酸钠)用量：
从上面得反应式可以知道,每去除１ｍg溶解氧，需要7、９mｇNa２SO３。根据池子得容积与自来水得溶解氧浓度,可以算出Ｎａ２SO3得理论需要量。实际投加量应为理论值得15０％—2０0％。
计算方法如下：W1=V×ρ0×7、９×（150%—200％)
式中W1为Nａ2SＯ3得实际投加量，ｍg.
２)催化剂（氯化钴)用量：
催化剂氯化钴得投加量按维持池子中得钴离子浓度为0、０5—０、5ｍｇ／L左右计算。
计算方法如下：W2=V×0、5×１29、９/58、９
式中W2为CoCｌ2得实际投加量,ｍg。
5、将Na2SO3与C