曝氣裝置的充氧性能可采用對(duì)曝氣器性能參數(shù)進(jìn)行測試的方法衡量。吉化股份有限公司污水處理廠(以下簡稱污水廠)采用a/o工藝處理化工廢水，曝氣器的選擇對(duì)處理效果至關(guān)重要。本實(shí)驗(yàn)對(duì)污水廠提供的五種型號(hào)剛玉曝氣器進(jìn)行清水區(qū)充氧參數(shù)測試實(shí)驗(yàn)，為污水廠曝氣器的選型、更新提供參考依據(jù)。
1 計(jì)算 公式
曝氣器性能主要由氧轉(zhuǎn)移系數(shù)k1a、充氧能力n、氧利用率e、動(dòng)力效率ep四個(gè)主要參數(shù)來衡量。
①氧總轉(zhuǎn)移系數(shù)k1adc/dt=k1a(cs—ct)，mg/( l·h)
經(jīng)積分得：1n(cs—ct)=1ncs一k1a (1)
在實(shí)驗(yàn)中測得k1a即為清水中的氧總轉(zhuǎn)移系數(shù)，如果水溫不同，按下式進(jìn)行k1a的溫度變換計(jì)算：
k1at=k1a20×1.024t-20 (2)
k1a20——水溫為20℃時(shí)氧總轉(zhuǎn)移系數(shù);
k1at——水溫為t℃時(shí)氧總轉(zhuǎn)移系數(shù);
t一實(shí)驗(yàn)時(shí)水溫，℃。
實(shí)驗(yàn)時(shí)的換算結(jié)果詳見表2 內(nèi)容 。
②充氧能力n充氧能力是指某曝氣裝置在實(shí)驗(yàn)體積內(nèi)單位時(shí)間的充氧量(kg/h)：n=0.55k1av，kg/h (3)
③氧的利用率e氧的利用率是充氧能力占供氧量的百分比。e充氧能力/供氧量99%=n/供氧量99%，kg/h (4)
④動(dòng)力效率ep，即每度電的充氧能力
ep=n/w，kg/(kw·h) (5)
2 實(shí)驗(yàn)裝置
曝氣裝置高5 m、直徑0.75 m。
實(shí)驗(yàn)裝置詳見圖1。
3 曝氣器型號(hào)
參加測試的剛玉中微孔曝氣器共五種型號(hào)，分別為：
河南山水環(huán)保微孔棕剛玉曝氣器，其曝氣膜片和支承托盤呈球冠形結(jié)構(gòu)，特性參數(shù)為：直徑(φ)240 mrn、厚度(δ)38 mm、氣孔率30%-35%、氣孔直徑250μm。另外四種為吉化污水廠自行研制的剛玉中微孔曝氣器，分別稱為a型、b型、c型、d型，其外型構(gòu)造、脫氣材料等與wzp型曝氣器相仿，只是曝氣頭擴(kuò)散盤直徑和微孔材料厚度略有不同，分別為 a型：φ=178 mm、δ=19mm;b型：φ=178 mm、δ=35 mm人型：c型：φ=230 mm、δ=19 mm;d型：φ=240 mm、δ=20 mm。
4 試驗(yàn)步驟
①按圖1連接好試驗(yàn)裝置
②調(diào)整氣體流量為2.07 m3/h，壓力為0.18mpa，但先不連到曝氣裝置上。
③裝置充上清水，水面距設(shè)備上沿64 cm，曝氣裝置有效容積v為 1.925 m3。
④將脫氧劑無水亞硫酸鈉、催化劑二氯化鈷加入清水裝置中，充分人工攪拌后，反應(yīng)靜止10 min。
⑤do在線測定儀讀數(shù)由高往低迅速下降達(dá)到0以下，反應(yīng)10 min。連氣(儀表壓縮空氣)充氧，當(dāng)溶解氧為0時(shí)計(jì)時(shí)，先半分鐘計(jì)一次，隨著do的升高適當(dāng)延長計(jì)時(shí)時(shí)間直至飽和。
⑥對(duì)水溫、風(fēng)壓、氣量進(jìn)行測量，注意調(diào)節(jié)氣量。
⑦無機(jī)鹽的加入會(huì) 影響 水的充氧效率，因此重復(fù)做兩次后，要重新?lián)Q水。
⑧每個(gè)曝氣器進(jìn)行兩組測試。
5 測試結(jié)果 計(jì)算
①測試條件
為了進(jìn)行比較，測試均在風(fēng)量2.07 m3/h，風(fēng)壓0.18 mpa條件下進(jìn)行，do在線測定儀在距水面 1/3處，溶解氧的飽和濃度cs采用同等條件下現(xiàn)場實(shí)測確定。
②測試數(shù)據(jù)
五種型號(hào)曝氣器充氧過程實(shí)驗(yàn)測試數(shù)據(jù)詳見表l。
表1 五種型號(hào)剛玉曝氣器充氧過程測試數(shù)據(jù)
充氧時(shí)間/min 充氧過程do變化情況
wzp型 a型 b型 c型 d型
0.5 1.57 0.10 0.34 0.52 0.57
1 4.22 0.14 0.552 0.99 1.01
1.5 0.23 0.93 1.39 1.58
2 7.12 0.24 1.58 1.59 2.07
3 0.36 1.65 1.93 3.13
4 8.38 0.43 1.95 2.26 3.92
5 0.73 2.38 2.96 4.71
6 8.94 0.97 3.34 3.48 5.36
7 1.44 3.73 4.12 5.74
8 6.73 2.08 4.38 4.90 5.96
10 9.35 3.74 5.86 6.27 6.15
12 9.61 4.35 6.94 7.14 5.97
14 9.92 5.40 7.70 8.01 6.78
16 10.44 6.65 8.48 8.71 8.26
18 10.79 7.87 9.31 9.38 9.46
20 10.89 8.64 9.84 10.14 10.27
③計(jì)算k1a值取表1中計(jì)時(shí)前20 min數(shù)據(jù)為ci，采用公式(l)、(2)和已確定的cs，計(jì)算k1a值，結(jié)果見表2。
表2 五種型號(hào)陽氣器k1a值計(jì)算結(jié)果
曝氣器型號(hào) b值 k1at 試驗(yàn)水溫／℃ k1a（20℃）
wzp型 -0.18 0.18 7.5 0.2421
a型 -0.067 0.067 5 0.0956
b型 -0.070 0.070 6 0.0976
c型 -0.091 0.091 5 0.1299
d型 0.099 0.099 6 0.1380
④曝氣器充氧性能參數(shù)的計(jì)算采用公式(3)、(4)、(5)進(jìn)行曝氣器充氧性能參數(shù)計(jì)算，結(jié)果詳見表3。
表3 五種型號(hào)剛玉曝氣器充氧性能參數(shù)計(jì)算結(jié)果
曝氣器型號(hào) q
/(m3·h-1) k1a（20℃）
/（l·min-1） 充氧能力
/kg[o2] ·h-1 氧利用率e
/% 動(dòng)力效率ep
/kg[o2] ·度-1
wzp型 2.07 0.2421 0.2563 44.22 1.4390
a型 2.07 0.0956 0.1012 17.46 0.5682
b型 2.07 0.0976 0.1033 17.82 0.5600
c型 2.07 0.1299 0.1375 23.72 0.7720
d型 2.07 0.1380 0.1461 25.21 0.8203
6 研究結(jié)果從測試結(jié)果表3中可見，在同等測試條件下，曝氣器充氧性能從優(yōu)到劣的排列順序?yàn)椋?wzp型棕剛玉、污水廠剛玉d型、污水廠剛玉c型、污水廠剛玉b型、污水廠剛玉a型曝氣器。
關(guān)鍵詞：曝氣器 微孔曝氣器 曝氣頭 催化劑