曝气设备充氧能力实验报告.docx

实验目的
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；
评价充氧设备充氧能力的好坏；
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。
在现场用自来水实验时，先用Na2S03(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子表示：
dCdt=KLaCs-C
式中：dC/dt——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浓度，mg/L；
C——相应某一时刻t的溶解氧浓度，mg/L。
将上式积分，得
lnCs-C=-KLat+常数
由于溶解氧饱和浓度、温度、污水性质和混乱程度等因素影响氧的传递速率，因此应进行温度、压力校正，并测定校正废水性质影响的修正系数α、β。所采用的公式如下：
KLaT=KLa20℃1.024T-20
Cs校正=Cs实验×标准大气压(kPa)实验时的大气压(kPa)
α=废水的KLa自来水的KLa
β=废水的Cs自来水的Cs
充氧能力为
Qs=dCdt·V=KLa20℃·Cs校正·V(kg/h)
实验内容
实验设备与试剂
溶解氧测定仪
空压机。
曝气筒。
搅拌器。
秒表。
分析天平
烧杯。
亚硫酸钠(Na2S03)
氯化钴(CoCl2·6H20)。
实验装置
实验装置如图3-1所示。

图3-1曝气设备充氧能力实验装置简图
实验步骤
向曝气筒内注入20L自来水，测定水样体积V(L)和水温t(℃)；
由实验测出水样溶解氧饱和值Cs，并根据Cs和V求投药量，然后投药脱氧；
脱氧剂亚硫酸钠(Na2S03)的用量计算。在自来水中加入Na2S03还原剂来还原水中的溶解氧。
2Na2S03+O2CoCl22Na2S04
相对分子质量之比为：
O2Na2S03=32126≈18
故Na2S03理论用量为水中溶解氧的8倍。而水中有部分杂质会消耗亚硫酸钠，故实际用量为理论用量的1.5倍。
所以实验投加的Na2S03投加量为
W=1.5×8Cs·V=12Cs·V
式中：W——亚硫酸钠投加量，g；
Cs——实验时水温条件下水中饱和溶解氧值，mg/L；
V——水样体积，m3；
根据水样体积V确定催化剂（钴盐）的投加量。
经验证明，清水中有效钴离子浓度约0.4mg/L为好，一般使用氯化钴(CoCl2·6H20)。因为：
CoCl2·6H2OCo2-=23859≈4.0
所以单位水样投加钴盐量为：
CoCl2·6H200.4×4.0=1.6g/m3
本实验所需投加钴盐为
CoCl2·6H201.6V(g)
式中：V——水样体积，m3
将Na2S03用煮沸过的常温水化开，均匀倒入曝气筒内，溶解的钴盐倒入水中，并开动循环水泵，小流量轻微搅动使其混合（开始计时），进行脱氧。搅拌均匀后（时间t0），测定脱氧水中溶解氧量C0，连续曝气t后，溶解氧升高至Ct。每隔溶解氧浓度升高0.01，记录一次所用时间（直到溶解氧值达到饱和为止）。
当清水脱氧至零时，提高叶轮转速进行曝气，并计时。每隔0.5min测定一次溶解氧值（用碘量法每隔1min测定一次），知道溶解氧值达到饱和为止。
数据记录与整理
水温：28℃水样体积：0.018m3饱和溶解氧浓度Cs：8.00mg/L亚硫酸钠用量：1.8g氯化钴用量：0.0288g
表4-1曝气设备充氧能力实验数据记录
序号时间t/s时间t/minCt/(mg/L)序号时间t/s时间t/minCt/(mg/L)100.000.53161502.504.842100.170.98171602.675.053200.330.61181702.835.294300.500.58191803.005.495400.670.81202103.506.026500.831.49212404.006.447601.001.69222704.506.788701.172.09233005.007.039801.332.46243305.507.2110901.502.86253606.007.37111001.673.23263906.507.49121101.833.61274207.007.58131202.003.96284507.507.64141302.174.24294808.007.68151402.334.54
数据处理与分析
公式法求解KLa值
公式：