幾種倒傘型表面曝氣機充氧性能實驗研究

1、幾種倒傘型表面曝氣機充氧性能實驗研究論文導(dǎo)讀：曝氣器在測試條件下氧總轉(zhuǎn)移系數(shù)。曝氣器充氧能力qc公式。曝氣器理論動力效率E。水體平均流速V處理。氧總轉(zhuǎn)移系數(shù)，幾種倒傘型表面曝氣機充氧性能實驗研究。關(guān)鍵詞：倒傘型表面曝氣機，氧總轉(zhuǎn)移系數(shù)，充氧能力，氧利用率，動力效率，平均流速生物處理是目前國內(nèi)外污水處理工程中最常用也是最主要的處理方法，其中好氧生物處理法的應(yīng)用最為廣泛。而曝氣是好氧生物處理系統(tǒng)的重要環(huán)節(jié)，它的作用是向反應(yīng)器內(nèi)充氧，保證微生物生化作用所需的氧氣，同時保證反應(yīng)器內(nèi)微生物、有機物、溶解氧三者的充分混合，為微生物創(chuàng)造有利的生化反應(yīng)條件1。據(jù)可靠研究表明曝氣設(shè)備是生物處理法耗電做多的設(shè)備，

2、約占整個污水處理系統(tǒng)的80%。因此提高曝氣設(shè)備的動力效率是降低水處理成本的關(guān)鍵因素。目前常用的處理工藝有氧化溝工藝、SBR工藝、A/0工藝等。由于氧化溝工藝具有較好的脫氮除磷效果并且運行維護方便在我國成為新建污水處理的首選工藝2。氧化溝工藝主要以表面曝氣方式為主近年來，也有微孔曝氣方式的氧化溝工藝投入使用。氧化溝工藝采用的曝氣設(shè)備主要有：轉(zhuǎn)刷曝氣機、轉(zhuǎn)盤曝氣機和倒傘曝氣機，倒傘曝氣機因具有良好的充氧效率和推流能力而應(yīng)用最為廣泛3。論文檢測，氧總轉(zhuǎn)移系數(shù)。它是利用葉輪的高速旋轉(zhuǎn),推動污水上下翻騰并前進,同時空氣中的氧氣迅速溶入液相,可以同時完成對污水充氧、攪拌和推流三大作用4。目前國內(nèi)對表曝氣器

3、的性能進行了一些研究，但其中大多都是集中在測試方法和數(shù)值模擬計算方面5-7。而本研究則是通過對安徽某科技公司產(chǎn)自行研究的幾種倒傘型表面曝氣器葉輪的充氧性能進行現(xiàn)場模擬試驗，并通過試驗研究分析了葉片安裝角度、片數(shù)及推流能力三者之間關(guān)系，為今后的設(shè)備設(shè)計優(yōu)化提供新的參考。1計算公式曝氣器的充氧性能主要是由氧的總轉(zhuǎn)移系數(shù)氧總轉(zhuǎn)移系數(shù)KLa、充氧能力qc、氧利用率E、理論動力效率Ep四個主要參數(shù)來衡量。1.1 氧的總轉(zhuǎn)移系數(shù)KLa8dC/dt=KLa(Cs-C)（1）將上式積分整理后有l(wèi)n(Cs-C)=ln(Cs-C0)-KLat （2）式中：Cs水中飽和溶解氧濃度，mg/L；C與曝氣時間t相應(yīng)的水中

4、溶解氧濃度，mg/L；t 曝氣時間，min；KLa曝氣器在測試條件下氧總轉(zhuǎn)移系數(shù)，l/min；利用上式，作ln(Cs-C0)-ln(Cs-C)和t的曲線，該曲線的斜率即為氧轉(zhuǎn)移系數(shù)KLa。標(biāo)態(tài)下，曝氣器氧總轉(zhuǎn)移系數(shù)KLasKLas=Kla20-T （3）式中：KLas標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)測試條件下曝氣器總轉(zhuǎn)移系數(shù)，l/min；KLa測試水溫條件下曝氣器總轉(zhuǎn)移系數(shù)，1/min；T 測試水溫，；溫度修正系數(shù)1.024.1.2 曝氣器充氧能力qc公式8qc=KLasVCs（20）=0.55VKLa （4）式中：qc標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)，測試條件下，曝氣器充氧能力，kg/h；V測試水池中水的體積，m3；Cs（20）20水中飽

5、和溶解氧濃度9.17，mg/L；0.55=60/10009.17.1.3 曝氣器理論動力效率E8與曝氣器充氧時所耗理論功率NTE=qc/NT （5）NT=N0IT/I0 （6）式中：E標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)，測試條件下曝氣器充氧理論動力效率，kg/kwh；qc曝氣器充氧能力，kg/h；NT曝氣器充氧時所耗理論功率，只考慮曝氣充氧所消耗的有用功，kwh；N0曝氣器的額定功率，kwh；IT曝氣器的實際電流，A；I0曝氣器的額定電流，A；1.4 水體平均流速V處理V=V1+V2+VN/NVN各點的流速，m/s；N一共的測試次數(shù)；2實驗裝置及測試設(shè)備2.1 測試裝置由于大型倒傘型曝氣機進行測試需要池體的容積較大，一

6、是這種池體不方便去尋找；二是多次試驗下來，成本較高。因此本研究重點采用了模擬試驗技術(shù)路線。我們選用安徽合肥朱磚井污水處理廠“863氧化溝中試試驗基地”，氧化溝面106.2m2，測試不同葉輪時候水體浸沒深度均與葉輪面平行。2.2 被測設(shè)備根據(jù)氧化溝我們按比例縮小了曝氣器的功率參數(shù)，再參照該功率，將葉片各尺寸也相應(yīng)縮小。論文檢測，氧總轉(zhuǎn)移系數(shù)?？s小后的倒傘曝氣機參數(shù)：葉輪直徑800mm，電機功率3kw。6種葉輪名稱及規(guī)格如表1所示：表1 6種葉輪名稱及規(guī)格Table 1 name and specification of six impellers 1# DSC080（7片0） 2# DSC080

7、（9片10） 3# DSC080（7片0）見注 4# DSC080（7片10） 5# DSC080（10片10） 6# DSC080（10片0） 注：1#、3#倒傘的葉輪葉片設(shè)計有所不同，1#葉片面積雖然和3#相同，但是1#吃水深，導(dǎo)流輻板斜角大。 1#4#號我們定義為C型號倒傘葉輪，5#和6#號定義為D型號倒傘葉輪，形狀如圖1和圖2所示。圖1 C型倒傘葉輪Fig1 C model of Inverted umbrella surface圖2 D型號倒傘葉輪Fig 2 D model ofInverted umbrella surfaceC型號除了1#葉輪以外，其他3個葉輪只是葉片多少和安裝傾

8、斜角度有所區(qū)別，D型葉輪之間只有設(shè)計角度有所區(qū)別，D型號們每次只在1處更換葉輪，其他兩處倒傘均關(guān)閉。黑方塊位置為測試流速點，均在離倒傘1下游水平距離為9m的水平面上，每點分別測試距離水面0.5m、1m、1.5m三處流速。3 試驗步驟3.1 測試條件為了進行比較，我們測試均在水溫22C左右，一個大氣壓下，葉輪轉(zhuǎn)速為75rap/min，葉輪均處于設(shè)計水位條件下，從上午9點開始到下午3點結(jié)束。溶解氧的飽和濃度Cs參考各種溫度下飽和溶解氧值經(jīng)驗數(shù)據(jù)。3.2 測試方法采用間歇非穩(wěn)態(tài)法測試9，即測試水體的體積不變，在曝氣過程中，水中溶解氧濃度C隨曝氣時間t而變的方法。測試時先投加工業(yè)用亞硫酸鈉對水體圖3

9、溶氧儀及測試流速點布置示意圖Fig 3 Schematic diagram of dissolved oxygeninstrument and test velocity points葉片與C型號2#-4#葉片設(shè)計參數(shù)相同。D型號比C型號優(yōu)勢在于D型號葉片可以方便拆卸，在運輸和維修更換上更便利。2.3 主要儀器2臺德國WTW便攜式溶氧儀Multi 340i，探頭為Galvanic溶氧電極 Cellox 325。精度等級0.01，帶溫度顯示，可自動儲存500組數(shù)據(jù)。1臺流速儀為北京渠道科學(xué)器材有限公司生產(chǎn)的6526號STARFLOW超聲波多普勒流量計，可以測流速、水位、溫度。2.4 溶氧儀及測量流速點布置溶氧儀及測量流速點布置如圖3所示圓圈為溶氧儀放置位置，溶氧儀A在離倒傘1上游水平距離9m，溶氧儀B在離倒傘1下進行脫氧，以Co2+為催化劑，在水中溶解氧降至零后開始曝氣，記錄水中溶解氧濃度隨曝氣時間的變化，而后計算出Kla值。然后轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的氧總轉(zhuǎn)移系數(shù)Klas，計算曝氣機充氧能力qc。根據(jù)測試時電機