工业水处理原理及应用---曝气和曝气池

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时间:2018-12-02

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1、第7章活性污泥法第五节曝气原理和曝气池构造1、气体传递原理气液传质过程通常遵循一定的传质扩散理论,气液传质理论目前有:双膜理论穿透模式表面更新理论目前工程和理论上应用较多的为双膜理论。一、氧的转移理论2、双膜理论要点1)当气、液面相接触并作相对运动时,接触界面的两侧,存在着气体与液体的边界层,即气膜和液膜;2)气膜和液膜内相对运动的速度属于层流,而在其外的两相体系中则均为紊流;3)氧的转移是通过气、液膜进行的分子扩散和在膜外的对流扩散完成;4)对于难溶于水的氧来说,分子扩散的阻力大于对流扩散,传质的阻力主要集中在液膜上;5)在气膜中存在着氧分压梯度,而液膜中同样也存在着氧的浓

2、度梯度,由此形成了氧转移的推动力。3双膜理论示意图气相主体界面气膜液膜Ci层流液相主体CpgpiPg表示气相中氧的分压Pi表示界面处氧的分压Ci表示界面处水中氧的浓度C表示水中氧的浓度3、氧的转移理论分析氧是难溶气体,阻力主要来自液膜,其转移率dm/dt(kg/h)正比于溶液中氧的饱和浓度差。KLa表示在曝气过程中氧的总传递性,当传递过程中阻力大,则KLa值低,反之则KLa值高。KLa的倒数1/KLa的单位为(h),它所表示的是曝气池中溶解氧浓度C从提高到Cs所需要的时间。4、氧总转移系数(KLa)的求定氧总转移系数(KLa)是计算氧转移速率的基本参数,一般是通过试验求得。与

3、t之间存在着直线关系,直线的斜率即为KLa/2.3。二、曝气池的构造曝气池是生物化学反应器。从混合液流型可分为推流式和完全混合式;从平面形状可分为长方廊道形、圆形或方形、环形跑道形三种;从采用的曝气方法可分为鼓风曝气式、机械曝气式以及两者联合使用的联合式三种;从曝气池与二次沉淀池的关系可分为分建式和合建式两种。1、推流式曝气池平面:推流式曝气池为长方廊道形池子,曝气池池长可达100m,长宽比为5-10,常采用鼓风曝气。横面:宽深比为1-2,水深为3-9m,有平移推流(扩散器铺满池底)和旋转推流两种(扩散装置排放在池子的一侧)。曝气池出水设备可用溢流堰或出水孔。曝气池结构上可以

4、分成若干单元,每个单元包括几个池子,每个池子常由一至四个折流的廊道组成。推流式曝气池结构示意图2、完全混合式曝气池完全混合式曝气池多以圆形、方形或矩形池子作单元,采用表曝机,放置于池的表层中心,污水从池底中心进入。完全混合式曝气池有分建式和合建式两种。分建式:采用泵型叶轮时,池的直径和叶轮直径比为4.5-7.5,水深和叶轮直径比为2.5-4.5;采用倒伞型和平板型时,池的直径和叶轮直径比为3-5。合建式:称曝气沉淀池,圆形或矩形,难于调节和控制,国外已趋淘汰。分建式完全混合系统合建式圆形曝气沉淀池合建式方形曝气沉淀池合建式长方形曝气沉淀池对曝气设备的要求:良好的曝气设备除应当

5、具有较高的动力效率和氧转移效率外,还应尽可能满足下列要求:(a)搅拌均匀;(b)构造简单;(c)能耗少;(d)价格低;(e)性能稳定,故障少;(f)不产生噪音及其它公害;(g)对某些工业废水耐腐蚀性强。三、曝气设备鼓风曝气机械曝气鼓风曝气是采用空气作氧源,以气泡形式鼓入废水中。鼓风曝气是传统的曝气方法,它由加压设备(空气过滤器和鼓风机)、扩散器和空气输送管系统三部分组成。鼓风机有罗茨式鼓风机和离心式鼓风机,为了净化空气,其进气管上常装设空气过滤器,在寒冷地区,还常在进气管前设空气预热器。扩散器是鼓风曝气的关键部件,其作用是将空气分散成空气泡,增大与液体的接触面积,把空气氧溶解

6、于水中。1、鼓风曝气(水下曝气)扩散装置的分类小气泡扩散器:微孔材料制成的扩散板、扩散管或扩散盘等,气泡直径<1.5mm;中气泡扩散器:穿孔管、莎纶管,气泡直径2-3mm;大气泡扩散器:竖管,气泡直径15mm;微气泡扩散器:射流扩散器、网状膜扩散器,气泡直径100μm;1)小气泡扩散器:扩散板、扩散管、扩散盘扩散板是用多孔性材料制成的薄板,有陶土制、塑料制或其他材料制成的,其形状可做成方形或长方形,方形扩散板尺寸通常为300×300×(25-40)mm,扩散板安装在池底一侧的预留槽上,空气由竖管进入槽内,然后通过扩散板进入混合液。扩散板的通气率一般为l-1.5m3/m2·mi

7、n,氧利用率约10%,充氧动力效率约为2kgO2/kWh。缺点是板的孔隙小、空气通过时压力损失大、容易堵塞。扩散板及其安装方式扩散管示意图扩散管是由陶质多孔管组成,其内径44-75mm,壁厚6-14mm,长60Omm,每l0根为一组,通气率为12-15m3/根·h。目前用软管代替陶质多孔管圆帽盖型扩散盘2)中气泡扩散器——穿孔管曝气器3)大气泡扩散器——竖管扩散器竖管曝气是在曝气池的一侧布置以横管分支成梳形的竖管,竖管直径在l5mm以上,离池底150mm左右。竖管扩散器及其布置的示意图4)微气泡扩散器—

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