清水曝气充氧实验报告.docx
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清水曝气充氧实验报告
清水曝气充氧实验报告
实验一曝气设备清水充氧实验
实验一曝气设备清水充氧实验
曝气是活性污泥系统的一个重要环节。
它的作用是向池内充氧，保证微生物生化作用所需之氧，同时保持池内微生物、有机物、溶解氧，即泥、水、气三者的充分混合，为微生物降解创造有利条件。
因此了解掌握曝气设备充氧性能，不同污水充氧修正系数α、β值及其测定方法，不仅对工程设计人员、而且对污水处理厂运行和管理人员也至关重要。
此外，二级生物处理厂中，曝气充氧电耗占全厂动力消耗的60-70%，因此高效省能型曝气设备的研制是当前污水生物处理技术领域面临的一个重要课题。
因此本实验是水处理实验中的一个重要项目，一般列为必开实验。
一、目的
1、加深理解曝气充氧的机理及影响因素2、了解掌握曝气设备清水充氧性能测定的方法。
3、测定几种不同形式的曝气设备氧的总转移系数KLas，氧利用率η%,动力效率E等，并进行比较二、原理
曝气是人为的通过一些设备加速向水中传递氧的过程，常用的曝气设备分为机械曝气与鼓风曝气两大类，无论哪一种曝气设备。
其充氧过程均属传质过程，氧传递机理为双膜理论，如图3所示在氧传递过程中，阻力主要来自液膜，氧传递基本方程式为:
dc
?
KLa（Cs?
C）dt
式中:
dc
dt
mg/L?
min;
Cs?
C――氧传质推动力，mg/LCs——液膜处饱和溶解氧浓度，C——液相主体中溶解氧浓度，
KLa?
DL?
A
YL?
W
KLa——氧总转移系数，1/min;DL——液膜中氧分子扩散系数;YL——液膜厚度;A——气液两相接触面积;W——曝气液体体积;
由于液膜厚度YL和液体流态有关，而且实验中无法测定与计算，同样气液接触面积A的大小也无法测定与计算，故用氧总传递系数KLa代替。
将上式积分整理后得曝气设备氧总传递系数KLa计算式。
KLa?
式中:
KLa——氧总转移系数，1/min;t0、t——曝气时间，min;
2?
303Cs?
C0
lg
t?
t0Cs?
Ct
C0——曝气开始时池内溶解氧浓度，t0,0时，C0,0，mg/L;Cs——曝气池内液体饱和溶解氧值，mg/L;
Ct——曝气某一时刻t时，池内液体溶解氧浓度，mg/L。
由式中可见，影响氧传递KLa的因素很多，除了曝气设备本身结构尺寸，运行条件而外，还与水质水温等有关。
为了进行互相比较，以及向设计、使用部门提供产品性能，故产品给出的充氧性能均为清水，标准状态下，即清水（一般多为自来水）一个大气压200C下的充氧性能，常用指标有氧的总转移系数KLas，充氧能力QC、动力效率E和氧利用率η%。
曝气设备充氧性能测定实验，一种是间歇非稳态性，即实验时一池水不进不出，池内溶解氧浓度随时间而变;另一种是连续稳态测定法，即向池内注满进出水，池内注满所需水后，将待曝气之水以无水亚硫酸钠为脱氧剂，氯化钴为催化剂，脱氧至零后开始曝气，液体中溶解氧浓度逐渐提高。
液体中溶解氧的浓度C是时间t的函数，曝气后每隔一定时间t取曝气水样，测定水中溶解氧浓度，从而利用上式计算KLa值，或是以亏氧量（Cs,Ct）为纵坐标，在半对数坐标纸上绘
图，直线斜率即为KLa值。
三、实验装置及设备
（一）实验装置
实验装置主要部分为泵型叶轮和模型曝气池。
为保持曝气叶轮转速在实验期间恒定不变，电动机要接在稳压电源上。
（二）实
验设备和仪器仪表
1、KL,1型单阶完全混合曝气装置2、溶解氧测定仪3、电磁搅拌器4、秒表
5、广口瓶、烧杯（三）药品
1、无水亚硫酸钠2、氯化钴四、实验步骤
平板叶轮表面曝气清水充氧实验步骤（用自来水或二次沉淀池出水进行实验）
1
等分池子半径的中点和终点（见右图），面和池底0.3m处，以及池子一半深度处，共取（或9个测定点）。
2、测定曝气池的容积3、向池内注满自来水
4、计算CoCl2和Na2SO3Na2SO3，1/2O224
从上面反应式可以知道，每去除1mg溶解氧需要投加7.9mgNa2SO3。
根据池子的容积和自来水（或污水）的溶解氧浓度可以算出Na2SO3的理论需要量。
实际投加量应为理论值的150,200,。
计算方法如下:
W,V×Cs×7.9×（150,200,）
式中:
W——Na2SO3的实际投加量（kg/g）V——曝气池体积（m3或L）
催化剂氯化钴的投加量，按维持池子中的钴离子浓度为0.05,0.5mg/L左右计算。
5、将Na2SO3和CoCl2溶解后直接投加在曝气叶轮处，或者用泵抽送到曝气池，使其迅速扩散。
6、当溶解氧测定仪的指针达到0后，开始启动电机进行曝气，同时定期测定各测定点的溶解氧浓度，并作记录，直至溶解氧达到饱和值时结束实验（0.5,1min读数一次）。
五、实验数据记录处理
1、记录实验设备及操作条件的基本参数实验日期:
__________年_______月_______日
模型曝气池:
内径D,______m高度H,______m体积V,______m3
水温______?
室温______?
气压__________（KPa）实验条件下自来水的Cs__________mg/L
CoCl2投加量_________（kg或g）Na2SO3投加量_________（kg或g）2、数据记录:
稳定状态下充氧实验记录（取样点______）
3、以溶解氧浓度C为纵坐标，时间t为横坐标，用上表数据描点作C与t关系曲线
4、计算KLa、α、β、充氧能力和动力效率。
六、成果整理1、参数选用
因清水充氧实验给出的是标准状态下氧总转移系数KLas，即清水（本次实验用的是自来水）在一个大气压，20?
下的充氧性能，而实验过程中曝气充氧的条件并非是一个大气压，20?
，但这些
条件都对充氧性能有影响，故引入了压力、温度修正系数。
（1）温度修正系数
K=1.02420,T
修正后的氧总转移速率为
KLas=K?
KLa=1.02420—T×KLa
此为经验式，它考虑了水温对水的粘滞性和饱和溶解氧值的影响，国内外大多采用此式，本次实验也以此进行温度修正。
（2）水中饱和溶解氧值的修正
由于水中饱和溶解氧值受其中压力和所含无机盐种类及数量的影响，所以
KLa?
2?
303Cs?
C0
中的饱和溶解氧值最好用实测值，即曝气池内的溶解氧达lg
t?
t0Cs?
Ct
到稳定时的数值。
另外也可以用理论公式[Cs（校正）,Cs（实验）×标准大气压/试验时的大气压]对饱和溶解氧标准值进行修正。
有实测饱和溶解氧值用实测值，无实测值可采用理论修正值。
瞬时大气压的查询:
/retype/zoom/93da9ba90242a8956aece44d?
pn=5&x=0&y=0&raww
=642&rawh=86&o=jpg_6_0_______&type=pic&aimh=64.299065420
56075&md5sum=8a6f69c9662bfb3abf9f7eba94b72b95&sign=9386b
e56cf&zoom=&png=3300-3586&jpg=25797-35220”
target=“_blank”>点此查看
篇二:
曝气设备充氧能力实验报告
1实验目的
（1）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;
（2）评价充氧设备充氧能力的好坏;（3）掌握曝气设备充氧性能的测定方法。
2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:
?
?
?
?
=?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
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
ln?
?
?
?
?
?
?
=?
?
?
?
?
?
?
?
?
+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:
?
?
?
?
?
?
T=?
?
?
?
?
?
20?
1.024T?
20
?
?
?
?
校正=?
?
?
?
实验×
实验时的大气压（kPa）
标准大气压（kPa）
?
?
=
废水的?
?
?
?
?
?
自来水的?
?
?
?
?
?
废水的?
?
?
?
自来水的?
?
?
?
β=
充氧能力为
?
?
?
?
=
?
?
?
?
?
V=?
?
?
?
?
?
20?
?
?
?
?
?
校正?
V（kg/h）?
?
3实验内容
3.1实验设备与试剂
（1）溶解氧测定仪
（2）空压机。
（3）曝气筒。
（4）搅拌器。
（5）秒表。
（6）分析天平（7）烧杯。
（8）亚硫酸钠（Na2S03）（9）氯化钴（CoCl2?
6H20）。
3.2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
3.3实验步骤
（1）向曝气筒内注入20L自来水，测定水样体积V（L）和水温t（?
）;
（2）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;
a）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+O22Na2S04
相对分子质量之比为:
?
?
2321
=?
23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=1.5×8?
?
?
?
?
V=12?
?
?
?
?
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;
b）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
CoCl2?
6H2O238
=?
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
c）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）。
（3）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。
4数据记录与整理
水温:
28?
饱和溶解氧浓度Cs:
8.00mg/L氯化钴用量:
0.0288g
表4-1曝气设备充氧能力实验数据记录
水样体积:
0.018m3亚硫酸钠用量:
1.8g
5数据处理与分析
5.1公式法求解KLa值公式:
KLa=
式中:
KLa——氧的总传递系数，L/min;
Cs——实验室的温度和压力下，自来水的溶解氧饱和度，mg/L;Ct——相应某一时刻t的溶解氧浓度，mg/L;t0——脱氧使用时间，min;t——开循环水泵后的时间，min。
实验中，t-t0的值对应表4-1中的t值，C0对应时间t=0时的Ct=0.53mg/L。
将已知值代入公式中求出KLa，计算结果如表5-1所示。
表5-1公式法KLa计算结果
2.303Cs?
C0
?
lg0st
篇三:
实验六曝气充氧实验
实验六曝气充氧实验
一、实验目的
活性污泥法处理过程中曝气设备的作用是使空气、活性污泥和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，保证微生物有足够的氧对有机污染物进行氧化降解。
由于氧的供给是保证生化处理过
程正常进行的主要因素之一，因而需通过实验测定氧的总传递系数KLa,评价曝气设备的供氧能力和动力效率，为合理的选择曝气设备提供理论依据。
通过本实验希望达到以下目的:
1、加深理解曝气充氧机理及影响因素;
2、掌握测定曝气设备的氧总传递系数和充氧能力的方法;3、了解各种测试方法和数据整理的方法。
二、实验原理
所谓曝气就是人为的通过一些设备，加速向水中传递氧的一种过程。
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。
鼓风曝气是将由鼓风机送出的压缩空气通过管道系统送到安装在曝气池池底的空气扩散装置（曝气器），然后以微小气泡的形式逸出，在上升的过程中与混合液接触、扩散，使气泡中氧转移到混合液中支。
机械曝气则是利用安装在水面的叶轮的高速转动，剧烈搅动水面，产生水跃，使液面与空气接触的表面不断更新，使空气中的氧转移到混合液中去。
曝气的机理可用若干传质理论来加以解释，但水处理界比较公认的是刘易斯（Lewis）于怀特曼（Whitman）创建的双膜理论。
双膜理论是基于在气液两相界面存在着两层膜（气膜和液膜）的物理模型。
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题，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
存在于液膜中。
如图所示:
氧扩散方向
PCP
液相主体气相主体
气G膜
双膜理论模型
影响氧转移的因素主要有温度、污水性质、氧分压、水的紊流成都、气液之间接触时间和面积等。
氧转移的基本方程式为
dc
?
KLa?
CS?
C?
dt
KLa?
DL?
A/XfV
式中
dc
——液相主体中氧转移速度[mg/（l?
min）]dt
Cs——液膜处报和溶解氧浓度（mg/L）C——液相主体中溶解氧浓度（mg/L）KLa——为氧总转移系数
DL——氧分子在液膜中的扩散系数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。
它指的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，它是反映氧转移速度的重要指标。
KLa?
1?
s?
?
olnt?
to?
s?
?
t
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—烧杯内溶液饱和溶解氧值，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的方法有两种:
?
不稳定状态下的曝气试验，即试验过程中溶解氧浓度是变化的，由零增加到饱和浓度;?
稳定状态下的试验,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的清水和污水在不稳定状态下的曝气试验。
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的高度H（m）和模型曝气池的直径D（m），进而计算出模型曝气池的容积（V，m3或L）。
注意:
注水时水的流速不能过大，应避免模型曝气池中注入的原水含有气泡。
2、认真预习溶氧仪的使用方法，用胶带将极化校正过的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，探头伸入水下的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和水中溶解氧值，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计算实验所需要的消氧剂Na2SO3和催化剂CoCl2的量，并称取。
Na2SO3+1/2O2=Na2SO41）脱氧剂（无水亚硫酸钠）用量:
从上面的反应式可以知道，每去除1mg溶解氧，需要7.9mgNa2SO3。
根据池子的容积和自来水的溶解氧浓度，可以算出Na2SO3的理论需要量。
实际投加量应为理论值的150%-200%。
计算方法如下:
W1=V×ρ0×7.9×（150%-200%）式中W1为Na2SO3的实际投加量，mg。
2）催化剂（氯化钴）用量:
催化剂氯化钴的投加量按维持池子中的钴离子浓度为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的实际投加量，mg。
5、将Na2SO3和CoCl2用蒸馏水样溶解后投放在曝气叶轮处。
注意:
因Na2SO3和CoCl2称取量较少，应多次冲洗称量瓶，并将冲洗水倒入模型池内。
6、待溶解氧读数为零时，加快叶轮转
速，使模型池内呈现曝气充氧状态，此时开始计时，每隔1min测定池内溶解氧值，直至溶解氧值不再增长为止，此时即为饱和溶解氧浓度ρs。
随后关闭曝气装置。
注意:
因记录时间间隔较短，两人应充分合作。
一人控制溶解氧探头，避免溶氧仪探头和曝气盘接触，一人记录。
五、实验数据及结果整理
1、测定并记录实验基本参数，记录格式如下:
实验日期年月日
模型曝气池内径D=m，高度H=m实验条件下自来水的ρs=mg/L
表1原始实验记录表
水样体积V:
L;水温:
?
;初始溶解氧浓度ρ0:
mg/L无水亚硫酸钠用量:
g;氯化钴用量:
g测量时间t（min）溶解氧浓度ρ（mg/L）ρs-ρ（mg/L）
2、数据整理。
1）以溶解氧浓度ρ为纵坐标、时间t为横坐标，作ρ与t的关系曲线。
2）根据ρ-t曲线计算相应于不同ρ值的dρ/dt，记录于表2中。
表2不同ρ值的dρ/dt
ρ（mg/L）dρ/dt（mg/（L?
min））
3）以dρ/dt为纵坐标、ρs-ρ为横坐标，绘制出dρ/dt与ρ的关系曲线，得到直线的斜率为所求的KLa。
（或充氧时间t为横坐
标，水中溶解氧浓度变化ln制充氧曲线，所得直线的斜率即为KLa。
）
4）计算温度修正系数K，根据KLa（T），求氧总转移系数KLa（20）
K=1.024（20-T）
KLa（20）=K?
KLa（T）=1.024（20-T）×KLa（T）
5）计算充氧设备充氧能力OC:
单位时间内转移到液体中的氧量。
表面曝气时OC=KLa（20）?
ρs?
VkgO2/h式中:
ρs—1atm下，20?
时溶解氧饱和值，ρs=9.17mg/LV—曝气池有效体积，m3.6）计算曝气设备动力效率Ep。
Ep?
OC
kg/kW?
hN
Cs
为纵坐标，作图绘
Cs?
Ct
1
2
3
3.5
4.0
4.5
5
…………
……
式中:
N—理论功率，只计算曝气充氧所耗有用功;
V——曝气池有效体积。
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