五种曝气器曝气性能评价

Posted 2023-01-13 性能

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摘要：气装置的充氧性能可采用对曝气器性能参数进行测试的方法衡量。吉化股份有限公司污水处理厂(以下简称污水厂)采用A/O工艺处理化工废水，曝气器的选择对处理效果至关重要。本实验对污水厂提供的五种型号刚玉曝气器进行清水区充氧参数测试实验，为污水厂曝气器的选型、更新提供参考依据。

关键词：曝气器曝气性能评价

前言

曝气装置的充氧性能可采用对曝气器性能参数进行测试的方法衡量。吉化股份有限公司污水处理厂(以下简称污水厂)采用A/O工艺处理化工废水，曝气器的选择对处理效果至关重要。本实验对污水厂提供的五种型号刚玉曝气器进行清水区充氧参数测试实验，为污水厂曝气器的选型、更新提供参考依据。

1 计算公式

曝气器性能主要由氧转移系数K1a、充氧能力N、氧利用率E、动力效率Ep四个主要参数来衡量。

①氧总转移系数K1a

dc/dt=K1a(Cs—Ct)，mg/( L·h)

经积分得：

1n(Cs—Ct)=1nCs一K1a (1)

在实验中测得K1a即为清水中的氧总转移系数，如果水温不同，按下式进行K1a的温度变换计算：

K1aT=K1a20×1.024T-20 (2)

K1a20——水温为20℃时氧总转移系数;

K1aT——水温为T℃时氧总转移系数;

T一实验时水温，℃。

实验时的换算结果详见表2 内容。

②充氧能力N

充氧能力是指某曝气装置在实验体积内单位时间的充氧量(kg/h)：

N=0.55K1aV，kg/h (3)

③氧的利用率E

氧的利用率是充氧能力占供氧量的百分比。

E充氧能力/供氧量100%=N/供氧量100%，kg/h (4)

④动力效率Ep，即每度电的充氧能力

Ep=N/W，kg/(kw·h) (5)

2 实验装置

曝气装置高5 m、直径0.75 m。实验装置详见图1。

3 曝气器型号

参加测试的刚玉中微孔曝气器共五种型号，分别为：

江苏某厂WZP型中微孔棕刚玉曝气器，其曝气膜片和支承托盘呈球冠形结构，特性参数为：直径(Φ)240 mrn、厚度(δ)38 mm、气孔率30%-35%、气孔直径250μm。另外四种为吉化污水厂自行研制的刚玉中微孔曝气器，分别称为A型、B型、C型、D型，其外型构造、脱气材料等与WZP型曝气器相仿，只是曝气头扩散盘直径和微孔材料厚度略有不同，分别为 A型：Φ=178 mm、δ=19mm;B型：Φ=178 mm、δ=35 mm人型：C型：Φ=230 mm、δ=19 mm;D型：Φ=240 mm、δ=20 mm。

4 试验步骤

①按图1连接好试验装置

②调整气体流量为2.07 m3/h，压力为0.18MPa，但先不连到曝气装置上。

③装置充上清水，水面距设备上沿64 cm，曝气装置有效容积V为 1.925 m3。

④将脱氧剂无水亚硫酸钠、催化剂二氯化钴加入清水装置中，充分人工搅拌后，反应静止10 min。

⑤DO在线测定仪读数由高往低迅速下降达到0以下，反应10 min。连气(仪表压缩空气)充氧，当溶解氧为0时计时，先半分钟计一次，随着DO的升高适当延长计时时间直至饱和。

⑥对水温、风压、气量进行测量，注意调节气量。

⑦无机盐的加入会影响水的充氧效率，因此重复做两次后，要重新换水。

⑧每个曝气器进行两组测试。

5 测试结果计算

①测试条件

为了进行比较，测试均在风量2.07 m3/h，风压0.18 MPa条件下进行，DO在线测定仪在距水面 1/3处，溶解氧的饱和浓度Cs采用同等条件下现场实测确定。。

②测试数据

五种型号曝气器充氧过程实验测试数据详见表l。

表1 五种型号刚玉曝气器充氧过程测试数据

充氧时间/min	充氧过程DO变化情况
充氧时间/min	WZP型	A型	B型	C型	D型
0.5	1.57	0.10	0.34	0.52	0.57
1	4.22	0.14	0.552	0.99	1.01
1.5		0.23	0.93	1.39	1.58
2	7.12	0.24	1.58	1.59	2.07
3		0.36	1.65	1.93	3.13
4	8.38	0.43	1.95	2.26	3.92
5		0.73	2.38	2.96	4.71
6	8.94	0.97	3.34	3.48	5.36
7		1.44	3.73	4.12	5.74
8	6.73	2.08	4.38	4.90	5.96
10	9.35	3.74	5.86	6.27	6.15
12	9.61	4.35	6.94	7.14	5.97
14	9.92	5.40	7.70	8.01	6.78
16	10.44	6.65	8.48	8.71	8.26
18	10.79	7.87	9.31	9.38	9.46
20	10.89	8.64	9.84	10.14	10.27

③计算K1a值

取表1中计时前20 min数据为Ci，采用公式(l)、(2)和已确定的Cs，计算K1a值，结果见表2。

表2 五种型号阳气器K1a值计算结果

曝气器型号	b值	K1aT	试验水温／℃	K1a（20℃）
WZP型	-0.18	0.18	7.5	0.2421
A型	-0.067	0.067	5	0.0956
B型	-0.070	0.070	6	0.0976
C型	-0.091	0.091	5	0.1299
D型	0.099	0.099	6	0.1380

④曝气器充氧性能参数的计算

采用公式(3)、(4)、(5)进行曝气器充氧性能参数计算，结果详见表3。

表3 五种型号刚玉曝气器充氧性能参数计算结果

曝气器型号	Q /(m3·h-1)	K1a（20℃） /（L·min-1）	充氧能力 /Kg[O2] ·h-1	氧利用率E /%	动力效率Ep /Kg[O2] ·度-1
WZP型	2.07	0.2421	0.2563	44.22	1.4390
A型	2.07	0.0956	0.1012	17.46	0.5682
B型	2.07	0.0976	0.1033	17.82	0.5600
C型	2.07	0.1299	0.1375	23.72	0.7720
D型	2.07	0.1380	0.1461	25.21	0.8203

6 研究结果

从测试结果表3中可见，在同等测试条件下，曝气器充氧性能从优到劣的排列顺序为： WZP型棕刚玉、污水厂刚玉D型、污水厂刚玉C型、污水厂刚玉B型、污水厂刚玉A型曝气器。