给水生物接触氧化池两种不同曝气系统的比较研究Word格式.docx

1、穿孔曝气系统采纳穿孔管作为曝气设备，池中填料可采纳颗粒填料或弹性填料，设计气水比一样取1左右。2 充氧性能比较 通过对中试装置的清水充氧实验，对两种不同曝气方式的标准状态充氧性能作了测试，并对以下几项充氧性能评定指标作了比较与分析。（1） 标准状态下的氧总转移系数KLas（h-1）曝气器在标准状态（水温20、1atm大气压强）的测试条件下，在单位传质推动力作历时，单位时刻向单位体积水中传递氧的数量； KLas=KLa（T）（20-T） （1） 式中 KLa（T）水温为T条件下，氧气的总转移系数（h-1）； T测按时的实际水温（）。KLa（T）=（c3-c1）/（c3-c2）60/（t2-t1）

2、 （2） 式中 Cs液体中的氧气溶解度（mg/L）； C一、C2在t一、t2时刻（以min计）所测得的氧气浓度（mg/L）。（2） 氧气转移率dc/dt（mg/）曝气器在标准状态的测试条件下,单位体积内氧气的转移速度；dC/dt=KLasCs（20） （3） 式中 dC/dt 单位体积内氧气的转移速度，简称氧气转移率（mg/）； Cs（20）标准状态下的氧气在清水中的溶解度，Cs（20）=L。（3） 充氧能力R0（kgO2/h）曝气器在标准状态的测试条件下，单位时刻向溶解氧为零的水中传递的氧量:R0=KLasVCs（20）10-3 ,（kgO2/h） （4） 式中 V液体体积（m3）。（4）

3、氧利用率EA（）曝气器在标准状态的测试条件下，传递到水中的氧量占曝气器供氧量的百分比:EA=（R0/S）100% （5） 式中 S供氧量（kgO2/h）；S=GS 其中 空气中氧所占比例； 标准状态下氧的容重（kg/m3）； GS供给空气量（m3/h）。（5） 充氧动力效率EP（kgO2/）曝气器在标准状态的测试条件下消耗有效功所传递到水中的氧量。Ep=R0/N （kgO2/） （6） 式中 N 消耗功率计算值；N=HGs/102 （kW） 其中H 空气压力（kg/cm2）；标准状态下的空气容重， =（kg/m3）。 清水充氧实验 本实验直接利用A型和B型生物接触氧化中试装置（见图1）为测试装

4、置：A型生物接触氧化池的填料区下方设微孔曝气器（微孔直径0200m范围内转变），直接向弹性填料区鼓风曝气，池中水深，填料区高度4m，并采纳两级串联的方式运行。B型生物接触氧化池的填料区下方设置穿孔曝气管（孔径1mm），直接向颗粒填料区鼓风曝气，池中水深，填料区高度2m。实验用水为自来水，水温28，供气量以转子流量计计量换算。实验方式采纳静态启动的间歇非稳态法；用亚硫酸钠为消氧剂，氯化钴为催化剂；溶解氧采纳溶氧仪直接测定。实验条件和测试结果见图2和表1。表1 两种曝气系统的清水充氧实验结果序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 比较项目 水温 水深 池表面积 气压 气量* 孔眼直径

5、 KLaS dc/dt R0 EA Ep m m2 kg/cm2 m3/h m h-1 kgO2/ kgO2/h % A型 28 0200 B型 1000 *注：气量均采纳设计工况下的曝气量，曝气强度均操纵在4m3/左右。 实验结果分析和结论 由表1能够看出：（1） 由于氧的溶解度小（因此氧的转移也慢），通过正常的气水交壤面难以取得足够的氧量来进行好氧生物处置，必需要人为地增加气水的交壤面。鼓风曝气确实是增加氧转移交壤面的一种方式。依据双膜理论，膜的厚度反映了阻力的大小。在浓度差相等的情形下，鼓风曝气气泡愈小，氧的转移量也愈多。由表1第6项可知，A型生物接触氧化池的气泡直径远小于B型；从第7、

6、8项可看出，其相应的KLaS值和dc/dt值高于B型。（2） 一个曝气装置的KLaS值大，吸收的氧量虽可多些，但未必经济。因此在实际工作中经常使用氧利用率EA和充氧动力效率Ep来作为比较曝气装置效率的指标。从表1第10、11项可明显看出，A型生物接触氧化池的EA值和EP值均高于B型。这说明在一样的充氧能力下，A型生物接触氧化池所消耗的能量小于B型。 在后来实验稳固工况的持续运转中，曾多次测定A、B型生物接触氧化池中水体的溶解氧，结果见表2：表2 A、B型生物接触氧化池中溶解氧的散布DO测点位置 原水 A型第一级 A型第二级 DO（mg/L） <gt; 由表2可知，A型生物接触氧化池中各部

7、位的溶解氧值均高于B型。这说明了A型生物接触氧化池具有较高的充氧效率，能提供足够的氧气以保证生物膜进行生化反映。综上所述，能够为：从充氧性能的上述五项评判指标来比较，A型生物接触氧化池的充氧性能明显优于B型生物接触氧化池。 3 曝气系统经济比较 参考某地一座4万m3/d产水量的生物接触氧化池的实际工程设计，假定池表面积560 m2，有效水深为；并假定填料均采纳YDT弹性波纹立体填料，曝气用鼓风机均采纳国产罗茨风机，水下空气管道采纳ABS管材（水上空气总管采纳钢管）。在此假定前提下，对可能用的两种曝气系统方案进行了经济上的比较与分析。 曝气系统造价比较 （1） 微孔曝气系统的气水比为，总供气量为

8、万 m3/d。采纳鼓风机的额定空气流量为 m3/min，出口静压49kPa，配套电动机功率30kW。空气总管管径300mm，采纳钢管。为曝气均匀，将整个生物接触氧化池分为四个曝气区。位于生物接触氧化池底部的布气管道布置成环状，管径100mm，管道间距，采纳ABS管。曝气器采纳膜片式微孔曝气器，安装于环状布气管道上，每一个曝气器的效劳面积约，共1200个曝气器。（2） 穿孔曝气系统的气水比为1，总供气量为4万m3/d。采纳鼓风机的额定空气流量为min，出口静压49kPa，配套电动机功率37kW。空气总管管径350mm，采纳钢管。为曝气均匀，位于生物接触氧化池底部的穿孔曝气管采取环路布置和曝气管下

9、弯配置方式。穿孔管采纳ABS管，沿管道每隔25mm开孔，孔径为23mm，管道间距为。（3） 曝气系统要紧包括鼓风机和管道系统（曝气器、管道、管件、阀门、支撑、水平调剂器等）。计算曝气系统造价时，参照1999年上半年上海市的市场价钱，再考虑相应的安装调试费用，最后得出两种曝气系统的工程造价（未考虑利润率）如下：微孔曝气系统：约60万元；穿孔曝气系统：约35万元。 曝气系统运行本钱比较 因为两种曝气系统的保护治理所需人工费相近，因此要紧考虑用电量的不同。参考上海市工业用电价钱，设电价平均为元/，并假定生物接触氧化池天天24小时运行。微孔曝气系统所用电动机功率为30kW，每一年耗电量，每一年电费约为

10、万元；穿孔曝气系统所用电动机功率为37kW，每一年耗电量，每一年电费约为万元。因此两种曝气系统每一年所需电费相差约为万元。由以上分析可知，微孔曝气系统每一年的运行本钱比穿孔曝气系统约少万元。 曝气系统对制水本钱的增加 （1） 整个曝气系统按15年折旧计算，为简化起见，不考虑土建投资、贷款及利息，那么曝气系统的年折旧费用为：约4万元/年；约万元/年。（2） 曝气系统所需运行费用要紧包括电费和人工费，人工费均按万元/年计算，因此年运行费用为：约万元/年；（3） 因生物接触氧化池日产水量为4万m3/d，年产水量为1460万m3/年，因此曝气系统对制水本钱的增加为：（4）/1460=元/m3水，约分/

11、m3水；（）/1460=元/m3水，约分/m3水。4 曝气系统的运行治理 曝气系统的正常运行依托于曝气系统的利用寿命和日常保护。（1） 微孔曝气系统正常运行的关键在于微孔曝气器的正确选用。随着科技的进展，在目前的工程应用中，曝气器支承盘多采纳ABS工程塑料，布气膜片多采纳高分子聚合物或添加了增强剂的橡胶，取代了原有的钛板或陶瓷板曝气的微孔曝气器。布气膜片的内外表面很滑腻，可不能产生金属氧化物，不易固着生物膜，并有专门好的耐酸耐碱性能。布气膜片上的气孔可随气量的增减而可大可小，从而使曝气变得加倍均匀，同时也避免了堵塞。由于布气膜片具有必然的弹性，曝气器在充氧曝气时，布气膜片及膜片上的微孔在气体的

12、作用下能自行鼓胀挣开，以确保气体可从微孔中通过，在停止曝气时，布气膜片上的微孔呈闭合状态。由于布气膜片具有弹性及微孔可自行扩张和收缩，幸免了以往曝气器微孔容易受堵的现象。其缺点在于：生产微孔曝气器的厂家较多，其产品质量良莠不齐。若是曝气器布气膜片的材质和加工质量只是关，会致使在利用进程中显现布气膜片破损的情形。在已有的生产性给水生物接触氧化池中，有的水厂持续运行三年以上，未显现过布气膜片破损的情形；但也有个别水厂在不到一年的运行时刻内，就有少数曝气器的布气膜片显现破损。由于曝气器安装在填料的下方，改换检修较为困难，因此对曝气器的质量提出了严格的要求。（2）穿孔曝气系统直接在空气管道上开孔曝气，

13、因此不存在上述微孔曝气系统存在的膜片破损问题。给水工程中，穿孔曝气管孔眼直径一样为3mm，也有工程采纳12mm孔眼直径。尽管在污水处置中，穿孔曝气管多采纳3mm孔眼直径，且较少有曝气不均匀和堵塞现象。但在给水处置中，因为气水比和曝气强度远小于污水处置，因此在池表面积较大的情形下，其曝气均匀性较难操纵。而且在长期利历时，曝气管内和孔眼处容易固着生物膜，产生生物粘垢，最终可能致使某些孔眼和局部管道堵塞。在停止曝气时，因孔眼不能闭合，在水力静压作用下，底泥可能通过孔眼进入曝气管，也容易造成某些孔眼和局部管道堵塞。由于曝气管安装在填料的下方，改换检修较为困难，因此在给水工程应用中，如何解决大面积、小曝

14、气强度的穿孔曝气系统的曝气不均匀性和堵塞问题，是一个有待于深切研究的课题。5 结语 通过对微孔曝气系统和穿孔曝气系统的综合比较，能够为：（1） 在充氧性能方面，微孔曝气系统明显优于穿孔曝气系统。就文中所述的五项充氧性能评定指标而言，前者较后者均有所提高，其氧的总转移系数、氧利用率、充氧动力效率可提高5060。（2） 在经济比较上，尽管微孔曝气系统的造价高于穿孔曝气系统，但由于前者耗电量较低，微孔曝气系统对制水本钱的增加低于穿孔曝气系统约分/m3水。（3） 在运行治理方面，两种曝气系统各有优势。微孔曝气系统采纳微孔曝气器曝气，一样不存在孔眼和管道堵塞的问题，但由于有的布气膜片可能破损，对曝气器的

15、质量要求较高；穿孔曝气系统采纳穿孔管曝气，管道一样可不能破损，但由于给水生物处置中曝气强度一样较小，易存在曝气均匀性较差及孔眼和局部管道堵塞的问题。一样来讲，在给水生物接触氧化法的工程实践应用中，采纳微孔曝气系统优于穿孔曝气系统。参考文献：一、 许保玖，今世给水与废水处置原理，1990，高等教育出版社；二、 顾夏声，废水生物处置数学模式（第二版），1993，清华大学出版社；3、 曝气器清水充氧性能测定，CJ/93；4、 黄长盾、吴之丽、唐宝忠，不同实验对充氧性能阻碍的实验研究，中国给水排水，1993，,；五、 同济大学、宁波市自来水总公司，受污染水弹性填料微孔曝气生物接触氧化预处置生产性研究，“九五”国家科技攻关打算子专题鉴定材料之一；六、 汤利华、许建华、张晴浩，宁波市梅林水厂生物预处置工艺设计。