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在污水處理體系中，曝氣進(jìn)程占整個(gè)污水處理廠能耗的45%~75%〔1〕。為了進(jìn)步曝氣進(jìn)程中的氧搬運(yùn)功率，現(xiàn)在污水處理廠遍及選用微孔曝氣體系。與大中氣泡的曝氣體系比較，微孔曝氣體系能節(jié)省50%左右的能耗。盡管如此，其曝氣進(jìn)程的氧使用率也在20%~30%。別的，我國已經(jīng)有較多區(qū)域選用微孔曝氣技能對(duì)受污染河道進(jìn)行治理，但如何針對(duì)不同水域狀況合理選用微孔曝氣器，現(xiàn)在尚無這方面的研討。因而，優(yōu)化微孔曝氣器的充氧功能參數(shù)對(duì)于實(shí)踐出產(chǎn)和使用具有重要的指導(dǎo)意義。杭州桂冠環(huán)?？萍加邢薰荆╳ww.douaibo.com）專業(yè)出產(chǎn)水處理設(shè)備，過濾器的制造廠家。

　　影響微孔曝氣充氧功能的要素許多，最首要的有曝氣量、孔徑和裝置水深〔2〕?，F(xiàn)在國內(nèi)外對(duì)微孔曝氣器充氧功能與孔徑、裝置水深的聯(lián)系研討較少。罷了有的研討較多重視氧總傳質(zhì)系數(shù)和充氧才能的進(jìn)步，較為忽視曝氣進(jìn)程中的 能耗問題〔3, 4〕。筆者以理論動(dòng)力功率為首要研討方針，結(jié)合充氧才能和氧使用率的改變趨勢(shì)，初步優(yōu)化出曝氣功率最高時(shí)的曝氣量、孔徑和裝置水深等參數(shù)，為微孔曝氣技能在實(shí)踐工程中的使用供給參閱。杭州桂冠環(huán)保科技有限公司（www.douaibo.com）專業(yè)出產(chǎn)水處理設(shè)備，過濾器的制造廠家。

　　1 資料和辦法

　　1.1 實(shí)驗(yàn)裝置

　　實(shí)驗(yàn)裝置原料為有機(jī)玻璃，主體為1個(gè)D 0.4 m×2 m的圓柱形曝氣池，溶解氧探頭坐落水面下0.5 m處(如圖 1所示)。

 圖 1 曝氣充氧實(shí)驗(yàn)裝置

　　1.2 實(shí)驗(yàn)資料

　　微孔曝氣器，橡膠膜原料，直徑215 mm，孔徑50、100、200、500、1 000 μm。sension378臺(tái)式溶解氧測(cè)定儀，美國HACH公司。氣體轉(zhuǎn)子流量計(jì)，量程0~3 m3/h，精度±0.2%。HC-S鼓風(fēng)機(jī)，江蘇恒晟機(jī)泵設(shè)備制造廠。催化劑：CoCl2·6H2O，剖析純;脫氧劑：Na2SO3，剖析純。杭州桂冠環(huán)保科技有限公司（www.douaibo.com）專業(yè)出產(chǎn)水處理設(shè)備，過濾器的制造廠家。

　　1.3 實(shí)驗(yàn)辦法

　　實(shí)驗(yàn)選用靜態(tài)非穩(wěn)態(tài)法，即測(cè)驗(yàn)時(shí)先投加Na2SO3和CoCl2·6H2O進(jìn)行脫氧，當(dāng)水中溶解氧降至0后開端曝氣，記錄水中溶解氧濃度隨時(shí)刻的改變，核算KLa值。分別對(duì)不同曝氣量(0.5、1、1.5、2、2.5、3 m3/h)、不同孔徑(50、100、200、500、1 000 μm)以及不同水深(0.8、1.1、1.3、1.5、1.8、2.0 m)條件下的充氧功能進(jìn)行測(cè)驗(yàn)，一起參閱CJ/T 3015.2—1993《曝氣器清水充氧功能測(cè)定》〔5〕和美國清水充氧測(cè)驗(yàn)規(guī)范〔6〕。

　　2 成果和討論 
2.1 實(shí)驗(yàn)原理

　　實(shí)驗(yàn)基本原理根據(jù)1923年Whitman提出的雙膜理論。氧的傳質(zhì)進(jìn)程可用式(1)標(biāo)明。

　　式中：dc/dt——傳質(zhì)速率，即單位時(shí)刻內(nèi)單位容積水中所傳遞的氧氣量，mg/(L·s);

　　KLa——測(cè)驗(yàn)條件下曝氣器的氧總傳質(zhì)系數(shù)，min-1;

　　C*——水中飽滿溶解氧，mg/L;

　　Ct——曝氣t時(shí)刻水中的溶解氧，mg/L。

　　若測(cè)驗(yàn)溫度不在20 ℃，可選用式(2)對(duì)KLa進(jìn)行批改：

　　充氧才能(OC，kg/h)由式(3)標(biāo)明。

　　式中：V——曝氣池體積，m3。

　　氧使用率(SOTE，%)由式(4)標(biāo)明。

　　式中：q——規(guī)范狀態(tài)下曝氣量，m3/h。

　　理論動(dòng)力功率〔E，kg/(kW·h)〕由式(5)標(biāo)明。

　　式中：P——曝氣設(shè)備功率，kW。

　　常用的評(píng)價(jià)曝氣器充氧功能的方針有氧總傳質(zhì)系數(shù)KLa、充氧才能OC、氧使用率SOTE和理論動(dòng)力功率E〔7〕。已有的研討較多重視于氧總傳質(zhì)系數(shù)、充氧才能和氧使用率的改變趨勢(shì)，對(duì)理論動(dòng)力功率的研討較少〔8, 9〕。理論動(dòng)力功率作為僅有的效能方針〔10〕，能夠反映出曝氣進(jìn)程中的能耗問題，是本實(shí)驗(yàn)重視的要點(diǎn)。杭州桂冠環(huán)?？萍加邢薰荆╳ww.douaibo.com）專業(yè)出產(chǎn)水處理設(shè)備，過濾器的制造廠家。

　　2.2 曝氣量對(duì)充氧功能的影響

　　實(shí)驗(yàn)選用孔徑200 μm曝氣器底部2 m處曝氣的方法對(duì)不同曝氣量下的充氧功能進(jìn)行評(píng)價(jià)，成果見圖 2。

 圖 2 K_La及氧使用率隨曝氣量的改變狀況

　　由圖 2可知，KLa隨曝氣量的添加而逐步增大。首要是因?yàn)槠貧饬吭酱?，氣液觸摸面積增大，充氧功率進(jìn)步。另一方面，有研討者發(fā)現(xiàn)氧使用率隨曝氣量的添加而減小，本實(shí)驗(yàn)也發(fā)現(xiàn)了相似狀況。這是因?yàn)樵诒囟ㄋ钕?，曝氣量較小時(shí)添加了氣泡在水中的停留時(shí)刻，氣液觸摸時(shí)刻延伸;曝氣量較大時(shí)對(duì)水體擾動(dòng)較強(qiáng)，大部分氧氣未有效使用，終究以氣泡方法從水面釋放到空氣中。本實(shí)驗(yàn)得出的氧使用率與文獻(xiàn)比較不高，可能是反應(yīng)器高度不行，很多氧氣未與水體觸摸便逸出，下降了氧使用率。

　　理論動(dòng)力功率(E)隨曝氣量的改變狀況見圖 3。

 圖 3 理論動(dòng)力功率與曝氣量的聯(lián)系

　　由圖 3可知，理論動(dòng)力功率隨曝氣量的添加逐步下降。這是因?yàn)樵诒囟ㄋ顥l件下，跟著曝氣量的添加，規(guī)范氧搬運(yùn)速率添加，但鼓風(fēng)機(jī)耗費(fèi)的有用功添加量比規(guī)范氧搬運(yùn)速率的添加量更顯著，因而在實(shí)驗(yàn)調(diào)查的曝氣量范圍內(nèi)，理論動(dòng)力功率隨曝氣量的添加而減小。結(jié)合圖 2和圖 3的改變趨勢(shì)，能夠發(fā)現(xiàn)曝氣量為0.5 m3/h時(shí)的充氧功能最佳。杭州桂冠環(huán)保科技有限公司（www.douaibo.com）專業(yè)出產(chǎn)水處理設(shè)備，過濾器的制造廠家。

　　2.3 孔徑對(duì)充氧功能的影響

　　孔徑對(duì)氣泡的構(gòu)成有很大影響，孔徑越大，氣泡的尺度越大〔11〕。氣泡對(duì)充氧功能的影響首要表現(xiàn)在兩個(gè)方面：一是單個(gè)氣泡越小，全體氣泡的比表面積越大，氣液間傳質(zhì)觸摸面積越大，越有利于氧氣的搬運(yùn);二是氣泡越大，對(duì)水體的攪動(dòng)作用越強(qiáng)，氣液之間混合越快，充氧作用越好。往往榜首點(diǎn)在傳質(zhì)進(jìn)程中起首要作用。實(shí)驗(yàn)將曝氣量設(shè)定為0.5 m3/h，調(diào)查孔徑對(duì)KLa和氧使用率的影響，見圖 4。

 圖 4 KLa和氧使用率隨孔徑的改變曲線

　　由圖 4可知，KLa和氧使用率均隨孔徑的添加而減小。相同的水深和曝氣量條件下，50 μm孔徑曝氣器的KLa約是1 000 μm孔徑曝氣器的3倍。因而當(dāng)曝氣器裝置水深必守時(shí)，孔徑越小的曝氣器充氧才能和氧使用率越大。杭州桂冠環(huán)?？萍加邢薰荆╳ww.douaibo.com）專業(yè)出產(chǎn)水處理設(shè)備，過濾器的制造廠家。

　　理論動(dòng)力功率隨孔徑的改變狀況見圖 5。

 圖 5 理論動(dòng)力功率與孔徑的聯(lián)系

　　由圖 5可知，理論動(dòng)力功率隨孔徑的添加呈先增大后減小的趨勢(shì)。這是因?yàn)橐环矫嫘】讖狡貧馄骶哂休^大的KLa和充氧才能，有利于充氧的進(jìn)行。另一方面，必定水深下阻力丟失隨孔徑的減小而增大〔12〕。當(dāng)孔徑減小對(duì)阻力丟失的促進(jìn)作用大于氧傳質(zhì)作用時(shí)，理論動(dòng)力功率就會(huì)隨孔徑的減小而下降。因而孔徑較小時(shí)理論動(dòng)力功率會(huì)隨孔徑增大而增大，并于孔徑200 μm處到達(dá)最大值1.91 kg/(kW·h);當(dāng)孔徑>200 μm時(shí)，阻力丟失在曝氣進(jìn)程中不復(fù)興主導(dǎo)作用，KLa和充氧才能會(huì)跟著曝氣器孔徑的添加而減小，因而理論動(dòng)力功率呈顯著下降趨勢(shì)。杭州桂冠環(huán)?？萍加邢薰荆╳ww.douaibo.com）專業(yè)出產(chǎn)水處理設(shè)備，過濾器的制造廠家。

　　2.4 裝置水深對(duì)充氧功能的影響

　　曝氣器的裝置水深對(duì)曝氣充氧作用有非常顯著的影響。實(shí)驗(yàn)研討方針是2 m以下的淺水河道。已有的研討首要重視曝氣器的浸沒水深(即曝氣器裝置于池底部，經(jīng)過添加水量的方法來添加水深)，實(shí)驗(yàn)首要針對(duì)曝氣器的裝置水深(即水池的水量堅(jiān)持不變，經(jīng)過調(diào)節(jié)曝氣器的裝置高度找到曝氣作用最佳的水深)，KLa和氧使用率隨水深的改變狀況見圖 6。

 圖 6 K_La和氧使用率隨水深的改變曲線

　　圖 6標(biāo)明，跟著水深的添加，KLa和氧使用率均呈顯著的增大趨勢(shì)，KLa在水深0.8 m處和水深2 m處相差4倍多。這是因?yàn)樗钤酱?，氣泡在水體中的停留時(shí)刻越長，氣液觸摸時(shí)刻就越長，氧傳質(zhì)作用越好。因而，曝氣器裝置越深越有利于充氧才能和氧使用率的進(jìn)步。但裝置水深添加的一起阻力丟失也會(huì)添加，為了戰(zhàn)勝阻力丟失，就必須添加曝氣量，這勢(shì)必會(huì)導(dǎo)致能耗和運(yùn)行本錢的添加。因而，為了得到最佳裝置水深，有必要對(duì)理論動(dòng)力功率與水深的聯(lián)系進(jìn)行評(píng)價(jià)，見表 1。

　　表 1顯現(xiàn)，裝置水深為0.8 m時(shí)理論動(dòng)力功率極低，只要0.5 kg/(kW·h)，因而不宜選用淺水曝氣。裝置水深為1.1~1.5 m范圍內(nèi)，因?yàn)槌溲醪拍茱@著添加，而曝氣器所受到的阻力作用作用不顯著，因而理論動(dòng)力功率快速添加。跟著水深進(jìn)一步添加到1.8 m，阻力丟失對(duì)充氧功能的影響越來越大，導(dǎo)致理論動(dòng)力功率的添加趨于平緩，但依舊出現(xiàn)添加趨勢(shì)，且于裝置水深為2 m時(shí)，理論動(dòng)力功率到達(dá)最大1.97 kg/(kW·h)。因而，對(duì)于 < 2 m的河道，為使充氧功能最佳，宜選用底部曝氣的方法。杭州桂冠環(huán)?？萍加邢薰荆╳ww.douaibo.com）專業(yè)出產(chǎn)水處理設(shè)備，過濾器的制造廠家。

　　3 定論

　　使用靜態(tài)非穩(wěn)態(tài)法進(jìn)行微孔曝氣清水充氧實(shí)驗(yàn)，在實(shí)驗(yàn)水深(< 2 m)和孔徑(50~1 000 μm)條件下，氧總傳質(zhì)系數(shù)KLa和氧使用率隨裝置水深的增大而增大;隨孔徑的增大而減小。在曝氣量從0.5 m3/h添加到3 m3/h的進(jìn)程中，氧總傳質(zhì)系數(shù)和充氧才能逐步增大，氧使用率減小。

　　理論動(dòng)力功率是僅有的效能方針。在實(shí)驗(yàn)條件下，理論動(dòng)力功率隨曝氣量和裝置水深的添加而增大，隨孔徑的添加先增大后減小。裝置水深和孔徑要合理組合才能使充氧功能到達(dá)最佳，一般狀況下，水深越大選用的曝氣器孔徑越大。杭州桂冠環(huán)?？萍加邢薰荆╳ww.douaibo.com）專業(yè)出產(chǎn)水處理設(shè)備，過濾器的制造廠家。

　　實(shí)驗(yàn)成果標(biāo)明不宜選用淺水曝氣。在裝置水深為2 m處，選用0.5 m3/h的曝氣量和200 μm孔徑的曝氣器能夠使理論動(dòng)力功率到達(dá)最大值1.97 kg/(kW·h)。

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