生物处理(第6节)

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,*,4.6,曝气的理论基础,氧转移原理,氧转移的影响因素,需氧量的计算,氧转移速率与供气量的计算,4.6.1,氧转移原理,双膜理论与氧总转移系数,K,La,氧总转移系数,K,La,的确定,（,1,）双膜理论与氧总转移系数,K,La,双膜理论示意图,(,或称氧转移模式图（双膜理论）,),气相,主体,界面,气膜,液膜,C,s,层流,液相主体,C,p,g,p,i,P,g,表示气相中氧的分压,P,i,表示界面处氧的分压,C,s,表示界面处水中氧的浓度,C,表示水中氧的浓度,根据双膜理论，可以推导出右式,K,La,表示在曝气过程中氧的总传递性，当传递过程中阻力大，则,K,La,值低，反之则,K,La,值高。,K,La,的倒数,1/K,La,的单位为（,h,），它所表示的是曝气池中溶解氧浓度从,C,提高到,C,s,所需要的时间。,为了提高,dC/dt,值，可以从两方面考虑：,提高,K,La,值,加强液相主体的紊流程度，降低液膜厚度，加速气、液界面的更新，增大气、液接触面积等。,提高,C,s,值,提高气相中的氧分压，如采用纯氧曝气、深井曝气等,。,（,2,）氧总转移系数（,K,La,）的确定,氧总转移系数（,K,La,）是计算氧转移速率的基本参数，一般通过试验求得。,水中无氧状态下的测定,向受试清水中投亚硫酸钠或氮气，以脱除水中的氧；,当水中溶解氧完全脱除后，开始曝气充氧，一般每隔,10,分钟取样一次，取,6,10,次，测定水样的溶解氧；,根据充氧过程的,C-t,关系，求出,(,dC/dt,),值，作该值与,C,关系的坐标图，得直线，其斜率即为,K,La,值,4.6.2,氧转移的影响因素,污水水质,水温,氧分压,（,1,）污水水质,废水中的污染物质将增加氧分子转移的阻力，使,K,La,值降低；为此引入小于,1,的系数,，对,K,La,值进行修正,由于污水中含有盐类，对氧在水中的饱和度也将降低，又引入小于,1,的系数,进行修正,上述修正系数可查表,4-11.,（,2,）水温,水温升高，液体的粘滞度会降低，有利于氧分子的迁移，因此,K,La,值将提高；水温降低，则相反。温度对,K,La,值的影响以右式表示；,水温降低，有利于氧的转移；,最不利的情况是在,30-35,的,盛夏。,（,3,）氧分压,C,s,值受氧分压或气压的影响，气压降低，,C,s,值降低，因此，在气压不是,1.01310,5,Pa,的地区，,C,s,值应乘以压力系数,：,鼓风曝气池中,C,s,值应是扩散装置的出口处和混合液表面两处的平均值，按右式计算,气泡在离开池面时，氧的百分比按下式确定,E,A,：转移效率，一般为,612%,上述各项因素基本上是自然形成，不宜人工改变，只能通过一定的修正降低其影响；,人工影响因素主要有：,降低曝气的气泡大小；,提高液体的紊流状态；,增加气液之间的接触面积；,延长气泡和液体的接触时间。,需氧量的计算,需氧量计算公式,（,4-26,）,需氧量的计算公式的变换,单位重量活性污泥的需氧量,每降解,1kgBOD,的需氧量,4.6.3,氧转移速率与供气量的计算,在稳定条件下，氧的转移速度应该等于活性微生物的需氧速度,标准条件：水温,20,，气压,1.01310,5,Pa,，水是脱氧清水,因此，必须根据实际条件加以修正,标准条件下，转移到曝气池混合液中氧的总量为,实际条件下，转移到曝气池的总氧量为：,解以上两式，即,R,0,/R,，得：,则,R,0,为,因为,R=,R,r,V,，,R,r,可以根据式（,4-26,）（微生物的需氧量）求出，故,R,0,可以求出，一般情况：,R,0,/R,=1.33,1.61,。,即实际条件下所需空气量较标准条件下要多,3361%,。,氧转移效率（即氧利用率）为,氧转移效率（即氧利用率）为,供氧量为,对鼓风曝气，,E,A,值由厂家提供，供气量可由右式计算；,对机械曝气，各种叶轮在标准条件下的充氧量与叶轮直径及叶轮线速度的关系，也由厂家提供，如泵型叶轮的充氧量与叶轮参数的关系可由右式计算,式中，,Q,OS,=R,0,，,例题,1(,书上例题,4-2),某城镇污水量,Q,10000m,3,d,，原污水经初次沉淀池处理后,BOD,5,值,S,a,150mg/L,，要求处理水,BOD,5,值,S,e,15mg/L,，去除率,90,，求鼓风曝气时的供气量和采用机械曝气时所需的充氧量。,有关的设计参数为：,混合液活性污泥浓度,(,挥发性,),X,v,2000mg/L,；曝气池出口处溶解氧浓度,C=2mg/L,；计算水温,25,。,有关设计的各项系数为：,a,0.5,，,b,0.1,；,=0.85,；,=0.95,；,=1,；,E,A,=10,。,经计算曝气池有效容积,V,3000m,3,，空气扩散装置安设在水下,4.5m,处。,解,第一步,：按,4-26,式求需氧量,代入各值,第二步：按,4-78,式计算曝气池内平均溶解氧饱和度,先确定上式中的各参数,按,4-79,式求空气扩散装置出口处的绝对压力,P,b,值，,按,4-80,式求气泡离开池表面时，氧的百分比,O,t,值，,确定计算水温,20,和,25,条件下的氧的饱和度、查表（附录,1,）得：,Cs(20),9.17mg/L,Cs(25)=8.4mg/L,代入各值，得：,计算,25,时脱氧清水的需氧量，按公式,4-84,计算,计算供气量，按公式,4-87,采用表面机械曝气时，所需的充氧量。,计算,20,时脱氧清水的需氧量，按公式代人各值，得：,注意：,表面机械曝气时,，充氧量,=,需氧量,不需要换算。,可根据计算结果选择叶轮尺寸（或由厂家给定）。,例题,2,某城市日排污水量,30000m,3,，时变化系数,1.4,，原污水,BOD,5,值,225mg/L,，经初沉池后为,169mg/L,，要求处理后,BOD,5,值为,25mg/L,，采用活性污泥法处理。,计算鼓风曝气时的充气量。,根据题目要求，计算得到曝气池容积为,5121m,3,，池深取,4.2m,。,取,a,0.5,，,b,0.15,；,=0.82,；,=0.95,；,=1,；,E,A,=10,；,C=2mg/L,。,温度按最不利情况，为,30,。,混合液挥发性浓度为,2500mg/L,。,解：,第一步,：按,4-26,式求需氧量,代入各值,计算最大时需氧量：时变化系数,K=1.4,每日去除的,BOD5,值,去除每千克的,需氧量,最大时,需氧量与平时需氧量之比,供气量计算：,查附录,1,：,空气扩散器出口处的绝对压力按,4-79,式计算：,采用网状膜中微孔扩散器，敷设于水下,4.0m,深处，代入各值,按,4-80,式求气泡离开池表面时，氧的百分比,O,t,值：,曝气池混合液中平均氧饱和度按最不利温度（,30,）计算：,换算为,20,条件下脱氧清水充氧量：,取值：,=0.82,；,=0.95,；,=1,；,EA,=10,；,C=2mg/L,。,相应最大时需氧量：,曝气池平时供气量：,去除每,kgBOD5,的平均供气量：,曝气池最大时供气量：,每立方米污水的平均供气量：,习题与思考题,简述氧转移双膜理论的基本要点。,氧转移的影响因素有哪些？怎样影响？,