均匀受限曝气机理及清水充氧试验研究

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1、均匀受限曝气机理及清水充氧试验研究摘要：从宏观动力学与亚微观动力学两个方面阐述了均匀受限曝气的机理，并通过清水曝气沛充氧试验，证实了在气水两相体系中均匀受限曝气理论在动力学上的正确性和适用冼性。关键词：均匀受限曝气水充氧大型棘微孔曝气头传质Researchon邴MechanismofWell-Di清stributedLimited-A儡erationbytheOxygen牙atedCleanWaterTestAbstract：Thepapere醢xplainsthemechanis蕺mofwell-distralign鸵="center"ibutedlim冯itedaerat

2、ionfrombo挨thmacrokineticsand悯sub-microtheoryink蜘ineticswasconfirme反dtobevalidandappli脓cableinair-watertw详ophasesystemthroug囊hthecleanwateroxyg椎enationtest.Keywo甍rds:well-distralig颊n="center"ibutedae袈ration;oxygenatedc蔑leanwatertest;large-sizedmicroporous肺diffusers;masstral洲ign="center"ansfe

3、r曝气是污水好氧生化处理系统的一个重要酶工艺环节，它的作用是向反应器内充氧，苴11/11保证微生物生化作用所需之溶解氧，并保持反应器内微生物、底物、溶解氧，即泥参、水、气三者的充分混合，为微生物降解有机物提供有利的生化反应条件。同时，曝气也是污水好氧生化处理系统中运转费用最高的工艺环节，曝气充氧电耗一般占嫱总动力消耗的60%～70%。目前的好玮氧曝气工艺普遍存在效率低、能耗高的状夺况，城市污水在曝气池中的处理时间一般蜢需6～8h，空压机所供氧量的利用率只鄯有百分之几，大部分被白白浪费掉了，这就使曝气池设备的体积及基建投资庞大，路运转费用很高，很多城市或工厂的污水处牯理

4、难以实施，而许多已建污水厂难以维持ｖ正常运转，其主要原因即在于此。因而，豫高效节能型曝气技术的研究已成为当前污侍水生物处理技术领域面临的最重要课题之梢一。1均匀受限曝气的动力学机理传箔统的曝气方式基本上是自由曝气，即上升嚓的气泡以较大的流速不受约束地扩散，由扰于水流本身湍动程度不高，形成的剪切作隘用也就很小，故混合液中气泡容易合并长辕大，加上活性污泥絮凝体尺寸也较大，比谣表面积小，传质效率低下。也就是说鼓入绍的空气所携带的能量并未有效地被利用在讳造成水流强剪切并形成高传质流态上，形隰成浪费［1］。受限曝气是一种较科学揸的曝气方式，它利用狭小竖向通道的壁面胆对上升气流的约束作用，

5、对水流形成剧烈衲11/11扰动，造成系统内强烈的湍流剪切，并利简用它抑制气泡与活性污泥絮体的长大。混＞凝动力学的研究成果表明［2］，弗罗德数Fr=v2/gL是反映湍流剪切作用綦的相似准则数，Fr越大则剪切作用越强た。从式中可见，在同样流速下，流动空间Ε越小剪切作用越强。因此，让很少的气流汔通过一些小的竖向流动空间就可以造成强髅剪切，实现小尺度气泡与小尺度活性污泥絮体的高分散状态，并为实现高传质的工夕况提供必要条件。在这种条件下，一方面利用气流的上升作用大幅度增强了水流的倮湍动能量，另一方面利用湍动水流的剪切作用抑制了气泡与活性污泥絮体的长大，偬大大地增加了气泡与活性污泥

6、絮体的比表踊面积，形成了曝气池高分散系—高传质的劭生化环境。此时，空气所携带的能量得到鄣了更充分的利用。同时，在受限曝气水⒄流中充满着高比例高强度的微涡旋，形成筝了强烈湍动的流态。利用湍动水流的惯性喽效应，特别是微涡旋的离心惯性效应(二谅者正是微细部物相迁移和接触的动力学致因［2］)可加速微小气泡、活性污泥相踪对于有机底物的迁移，大幅度增加亚微观圻传质速率和有机质与氧向微小活性污泥絮艿体转移的速率。当活性污泥菌胶团因生化瑛作用利用了吸附的氧与有机质后，附近的郾氧与有机质向菌胶团的继续扩散就属于亚炷微观尺度的扩散。当然，其扩散阻力比宏禹观扩散高几个数量级［3］，扩散速率远搔小于

7、活性污泥在生物酶作用下的生化反应∶速率，因此亚微观传质速率就成了影响活11/11鍪性污泥法处理效率的决定因素。一般认为惊，氧与有机底物向污泥絮体中的传质可分诬为三个部分：液相传质、活性污泥附液膜传质、固相传质。液相传质在湍动水流中葭由湍流扩散可以迅速完成。固相传质可用疫多孔丸模型描述，在湍动水流中形成的微瞒小絮体可使其传质速率较高。三者之中起舳决定性作用的是活性污泥附液膜的传质，睬它取决于两个因素：①液膜厚度δ越大，刺传质阻力越大，速度越低；②液膜两侧浓洁度差值越大，传质速度越快。由于附液