实验三表面曝气充氧实验 一、实验目的 1.测定曝气设备的氧总传递系数K,值： 2.加深对曝气充氧机理及影响因素的理解： 3.了解掌捏屡气设备清水充氧性能测定的方法。 二、实验原理 活性污泥法是采取一定的人工措施，创造适宜的条件，强化活性污泥微生物的新陈代 谢作用，加速污水中有机物降解的生物处理技术。这里所指的一定的人工措施主要为了实现 两个目的：①向活性污泥反应器曝气池中提供足够的溶解氧，以保证活性污泥微生物生 化作用所需氧：②使反应器中的活性污泥与污水充分混合，保持池内微生物、有机物、溶解 氧，即泥、水、气三者充分混合。在实际工程中这两个目的就是通过曝气这一手段实现的， 现行通用曝气方法主要有三种，即鼓风曝气、机械曝气、鼓风机械曝气。 1.氧总转移系数 对于氧转移的机理在水处理界比较公认的就是刘易斯(Lewis)与怀特曼(Whitman) 创建的双膜理论。它的内容是：在气液两相接触界面两侧存在着气膜和液膜，它们处于层流 状态，气体分子从气相主体以分子扩散的方式经过气膜和液膜进入液相主体，氧转移的动力 为气膜中的氧分压梯度和液膜中的氧的浓度梯度，传递的阻力存在于气膜和液膜中，而且主 要是存在于液膜中。 1层流界面层流 紊流 气相主体 气膜液膜 液相主体 图1-31双膜理论模型示意阁（氧转移模式图） 根据双膜理论，氧的转移速率与气相中氧的分压梯度、液相中氧的浓度梯度，气液接触 面积、水温、气压、污水性质以及水流状态等有关，其关系式可表达为： 6
盗=-0 (1-3-1) 式中c 液相饱和溶解氧(mgL) C一液相实际溶解氧浓度(mgL) K,曝气过程中氧总转移系数 将式(1-31)积分后得到 k=2.303lg c---c] (1-3-2) -0 式中：t氧转移过程中任意一个时间(mim): C。一测定开始时的溶解氧(Co=0),。-0时C。=0mg1: C,一对应于t时刻水中的溶解氧(mg) 氧总转移系数K是指在单位传质推动力的作用下，在单位时间、向单位曝气液体中所 充入的氧量：它的倒数1/K,单位是时间，表示将曝气池水从溶解氧为零达到溶解氧饱和 值时所用时间。因此K是反映氧传递速率的一个重要指标。 因为氧总转移系数K20)要求在标准状态下测定，即清水在1个大气压、20℃下的充 氧性能。但一般充氧实验过程并非在标准状态下，因此需要对温度、压力等的影响进行修正。 ①温度修正系数 K=1.02424.7 修正后的氧总转移系数为： K==1.0240KLor) (1-3-3) 式中KL0》标准状态下氧总转移系数 KL—1个大气压、温度T℃下的氧总转移系数。 ②水中饱和溶解氧值的修正 由于水中饱和溶解氧受压力和所含无机盐种类及数量的影响，所以式(132)中的饱 和溶解氧值最好用实测值Cm,即曝气池内的溶解氧达到稳定时的数值。 17
式(1-3-2)整理为： (1-3-4) 式中Cm一饱和溶解氧值实测值 K0的计算首先是根据实验记录，或溶解氧测定记录仪的记录和式(1-3-2)，按表 2.动力效率E ①充氧能力Qc 充氧能力是反映曝气设备在单位时间内向单位液体中充入的氧量。 Qc=KLa20,Cs kg(O2)/(h'm) （1-3-5) 式中K0氧总转移系数（标准状态，1/h或1/min: Cs—1个大气压、20℃时氧饱和值，Cs=9.17mgL ②动力效率E 动力效率是每消耗1kW电能够转移到混合液中的氧量，是将躁气供氧与所消耗的动力 联系在一起的一个经济指标，它的高低将影响到活性污泥处理厂（站）的运行费用。 E=ev (1-3-6) 式中V—水的体积，m: N—电机输入功率。 本实验用清水进行测定。先用无水亚硫酸钠(NSO)去除水中溶解氧，然后进行曝 气，直至水中溶解氧浓度升高到接近饱和的水平
三、实验棋型与设备 曝气充氧实验装置（见下图） 溶解氧测定仪 药用天平 秒表 无水亚硫酸钠 氯化钴 急压电源 电动机 泵型叶轮 电动机支架 溶解氧仪 溶解氧探头 模型曝气池 图1-3-2气充氧实验装置 四、实验步骤与数据整理 1.在曝气池中投入清水，使水位高出叶轮平板1~5cm,计算水的体积V,单位为升. 2.测水温，测定水中溶解氧量C。(mg) 3.投入还原剂亚硫酸钠及催化剂氯化钴，其投量为：每1mgL的氧约需8mgL亚硫酸 钠，即投量计算如下： 亚硫酸钠量=Q.1~1.5)x8×C。×V(mg) 其中(1.1-1.5)为脱氧安全而取的系数。 池中催化剂氯化钴浓度为0.LmgL,将称得药剂用温水化开，投入池内。 4.投入上述药品后搅拌均匀以去除水中溶解氧，一般约1~2mim即能把氧除掉 5.开动曝气装置，用溶解氧测定仪每隔一分钟测定水中的溶解氧，测量约0.5h,测氧 仪探头应放在水半深处，每次尽可能在同一地点。若无溶解氧测定仪，可取水样用碘量法测 定 6.实验记录数据整理可按以下图表进行。 表131数据记录 水池容积(m) 水温（℃） 电机耗电量 饱和溶解氧理论值 工作时间(h) 输入功率(KW) (mg/L)
①计算表面噪气机的动力效率E。 ②由试验数据计算氧总转移系数KLa四，然后利用式(13-3)求得K20。 表13-2实验记录与数据整理 Csn-Cr C t-to C(mg/L) C (mg/L) Cs-C, 18c-C 从图形计算氧总转移系数KLa W-G (mg/L) 曝气时间(min 感气时间(min) 图1-3-3溶解氧与曝气时间关系 图134。G与气时间关系 五、注意事项 1.实验前必须熟悉设备、仪器的使用方法及注意事项 2,测饱和溶解氧值时，一定要在读数稳定后进行。 3.若无溶解氧测定仪，可参见《水和废水监测分析方法》溶解氧的碘量法测定。 六、思考题 1.简述曝气在活性污泥生物处理法中的作用。 2.简述曝气充氧原理及影响氧传递转移因素 吃