曝气原理与设备讲义

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1、第四节曝气的原理、方法与设备曝气的原理；曝气系统的设计计算；主要的曝气设备有关曝气、供氧的基本概念曝气作用：供氧、搅拌曝气方式：1.鼓风曝气系统2.机械曝气装置（纵轴表面曝气机、横轴表面曝气器）3.鼓风+机械曝气系统曝气的原理与过程：需氧、供氧、曝气（供气）；标准供氧量与实际供氧量一、曝气原理——双膜理论双膜理论：污水生物处理领域中广泛应用的气体传递理论。这一理论的基本点可归纳如下：在曝气过程中，氧分子通过气、液界面由气相转移到液相的过程中（1）在气、液两相接触的界面两侧存在着处于层流的气膜和液膜，在其外侧分别是气相和液相的主体（紊流）。（2）在

2、气、液两相中，不存在传质阻力，气体分子从气相主体传递到液相主体的阻力，主要存在于气膜和液膜中。（3）在气膜中存在氧的分压梯度，液膜中存在氧的浓度梯度，都是氧转移的推动力。（4）气膜中氧分子的传递动力很小，界面处的溶解氧浓度值是氧分压为p条件下的饱和浓度值。（5）氧难溶于水，因此氧转移主要阻力主要来自液膜，O2通过液膜的转移速率是氧扩散转移全过程的控制速率。氧的分压梯度氧的浓度梯度在废水生物处理系统中，氧的传递速率可用下式表示：式中：dm/dt——氧传递速率，kgO2/h；Kg——氧分子在液膜中的扩散系数；A——气、液两相接触界面面积；ρs0——氧在界面

3、上的饱和溶解氧浓度；ρ0——氧在溶液中的实际溶解氧浓度。dm=Vdρ0（V：液相主体的容积），则上式可改写成：式中：dρ0/dt——液相主体中溶解氧浓度变化速度，氧转移速度kgO2/m3h；氧转移过程中的传递速率认为主要是界面上的饱和溶解氧浓度值(ρs0)与液相主体中的溶解氧浓度值(ρ0)之差。通常KgA/V项用KLa（总转移系数）来代替，由此上式变为：KLa：氧总转移系数，此值表示在曝气过程中氧的总转移性，当传递过程中阻力大，则KLa值低，反之则KLa值高。将上式进行积分，可求得总转移系数KLa：当混合液中氧的浓度为零时，由于具有最大的推动力，因此氧

4、的转移速率最大。影响氧转移的主要因素水质=0.80.9影响氧总转移系数KLa影响饱和溶解氧浓度ρs00.90.97水温影响氧总转移系数KLa影响饱和溶解氧浓度Cs水温升高，ρs0值会下降;反之，则升高。水温对氧转移速率有两种相反的影响，总的来说，水温降低有利于氧转移修正系数、值，可通过对清水、特定污水的曝气充氧试验予以测定。不同温度下，蒸馏水中的饱和溶解氧浓度水温（C）012345678910饱和溶解氧（mg/l）14.6214.2313.8413.4813.1312.8012.4812.1711.8711.5911.33水温（C）

5、1112131415161718192021饱和溶解氧（mg/l）11.0810.8310.6010.3710.159.959.749.549.359.178.99水温（C）222324252627282930饱和溶解氧（mg/l）8.838.638.538.388.228.077.927.777.63氧分压：影响饱和溶解氧浓度ρs0气压降低，饱和溶解氧也随之下降，反之则提高。因此，在气压不是标准大气压的地区，ρs0值应乘以压力修正系数ρ影响氧转移的主要因素综合水质、水温以及分压因素的影响，氧转移速率的表达式为：二、鼓风曝气系统的计算标准氧转移速率

6、——指脱氧清水在20C和标准大气压条件下测得的氧转移速率，一般以R0表示（kgO2/h）；实际氧转移速率——以城市废水或工业废水（实际水质）为研究对象，按当地实际情况（指水温、气压等）进行测定，所得到的是氧转移速率，以R表示，单位为kgO2/h。即：实际大气压与曝气头安装水深实际水温实际的废水水质氧的利用率（EA）：又称氧转移效率，是指通过鼓风曝气系统转移到混合液中的氧量占总供氧量的百分比（%）。曝气的原理与过程气泡细胞活性污泥BODDOCO2/H2O空气O221%N279%压力、气量供氧：双膜理论需氧:曝气：供气(实际废水)O2<21%N2=79%

7、DO=1~2mg/L曝气设备：标准状态下供气量、阻力1.鼓风曝气系统中平均饱和溶解氧（ρsm）的计算由于鼓风曝气装置安装在池底，池内的ρs0值以空气扩散装置出口和曝气池表面两处饱和溶解氧浓度的平均值ρsm计算，即：式中：Ot——从曝气池逸出气体中含氧量的百分率，%；EA——氧利用率，是指通过鼓风曝气系统转移到混合液中的氧量占总供氧量的百分比（%），一般在6%12%之间；P——曝气池水面的大气压力，P＝1.013×105Pa；Pb——安装曝气装置处的绝对压力；H——曝气装置距水面的距离，m。在稳定条件下，曝气池中氧的实际转移速率应等于活性污泥微生物的需

8、氧速率Rr()，即2.氧转移速率和供气量的计算结论：氧的实际转移量等于活性污泥需氧量意义：如果