当代积水排水

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1、§4.4曝气设备的充氧能力曝气设备是为了充氧，又叫充氧设备。活性污泥法常用的充氧设备为鼓风、表面曝气、及射流三种型式。§4.4曝气设备的充氧能力但无论哪种曝气型式都应满足下列三种功能：产生并维持有效的气水接触作用，并且在水中由于生物氧化作用不断消耗氧气的情况下，所供给的氧气量足以保持水中的溶解氧浓度不变。；在曝气区内产生足够的混合作用和水的循环流动；维持液体的足够速度以使水中生物固体处于悬浮状态。由4-1可知，氧气溶解于水的过程中，所受的阻力只是水膜的阻力，传质系数KL实际上也就是水膜的传质系数k1。为了计算在单位容积水中

2、所传递氧的绝对量，首先还要知道单位容积水中说含有的变面积a。将KLa称为总传质系数，量纲为时间-1。§4.4曝气设备的充氧能力由前面所学得：式中：M0——传氧速率，即在单位时间内，单位容积水中所传递的氧气量，单位为摩尔／体积·时间；——为氧在水中的饱和浓度；——为水中氧的残余浓度。由上式可以导出通过试验求总传质系数的公式。§4.4曝气设备的充氧能力假定在时刻t，水中的氧气浓度为，每秒传递进水中的氧气为M0，则在dt时间内，由于传质所增加的氧量为Modt，这个扩散的氧量使水中的溶解氧浓度增加了，因此得:令及分别代表t=0及t

3、=t时水中溶解氧的浓度，由上式得积分整理后得：由此式可绘制图4-7的直线，由直线的斜率求出KLa，此值应为一个平均值，反应了试验下的水中不同点的KLa变化。§4.4曝气设备的充氧能力图4-7KLa的计算但是，同一曝气设备的KLa值和饱和的溶解氧浓度随水质和温度变化，故一般规定在0.1MPa大气压下，用溶解氧浓度为0的自来水，并在20℃温度下进行试验，所求得的KLa值称为标准传氧速率，此种试验的条件为标准状态。§4.4曝气设备的充氧能力当同样的曝气设备用于实际废水后，必然因为水质、温度以及饱和溶解氧浓度等差异而得到不同的KL

4、a值，这种差异分别用经验系数表示如下：式中，t代表摄氏温度；下标w及t分别表示废水及自来水；α表示KLa的水质修正系数；β表示溶解氧浓度　　的修正系数。§4.4曝气设备的充氧能力在标准状态时，式（4-58）可简化成在实际状态下，式（4-58）可简化成由以上两式可得§4.5气泡的传质性能水与空气界面的浓度为氧气的分压Pb亨利常数H相乘所得的结果。这个浓度也就是氧气在水中的饱和浓度，在4-2中用表示。饱和浓度是随着水温、水中溶解固体含量和氧气分压的变化而变化的。当气泡淹没水中时，其界面浓度由于同时受到温度、水中溶质浓度和空气压

5、力三个因素变化的影响，其数值与表4-8中所列的必然不同。三个因素中压力的情况较复杂。这包括三方面：(1)当地的大气压力不是0.1MPa；(2)空气气泡中含有饱和蒸气的分压；(3)淹没水深所产生的水柱压力。水的蒸气压力见表4-8。当空气中含有蒸气压力时，氧气的分压也就相对地减小。1.气泡界面的氧气浓度§4.5气泡的传质性能淹设气泡界面的氧气饱和浓度可根据下列经验公式计算：式中：——水面处的氧气饱和浓度；——三分之一水深处的饱和浓度；h——水深，以m计；P——当地的大气压力，以Pa计；Wo——气泡离开水面时的氧气含量，一般为6

6、%一l0%，初始含量为21%；§4.5气泡的传质性能——饱和蒸气压，以Pa计；s——溶解固体含量，以mg/L计，t——水温，以℃计。2.气泡在水中的上升速度Re在300~4000范围内，一般用Mendelson公式计算：式中，vb为气泡上升速度，单位为cm/s；为水的表面张力，纯水在20℃时为72.75dyn/cm;db为空气泡直径，单位为cm;g为重力加速度98lcm/sz；为水的密度，单位为g/cm3。§4.5气泡的传质性能3.气泡的传质系数气泡的传质系数可由一些有关传质的相似准数的相关关系求出。在Re<1时：Re=1

7、0~100时：Re=100~1000时：Re>1000时：§4.5气泡的传质性能4.氧气的利用效率含有氧气的气泡从水内上升到水面时，氧气从气泡中进入水中。则氧气的利用效率定义为：鼓泡曝气设备的氧气利用效率一般都低于20%。实际的利用效率计算复杂的多。小气泡的比表面积虽然比大气泡大约20~30倍，但其传质系数却比大气泡小约30倍，因此两者的传氧能力基本一样。§4.6鼓风曝气鼓风曝气是指借用扩散板或扩散管在水中引入空气来产生曝气作用。因气泡大小不一，以平均气泡直径db与曝气池中单位容积液体中所含气泡表面积a的关系为：图4-8鼓

8、风曝气§4.6鼓风曝气如图4-8所示，在容积为V（单位为cm3）的曝气池中，吹人空气的流量为Qg（单位为cm3/s），池底空气以直径db的气泡进入水中，并呈直线上升，速度为vbcm/s，在达到水面后，逸出进人大气中。水深为hcm。单个气泡的体积为，每秒钟的进气量为Qg，故每秒钟可在整个池子内产生个气泡。