摘要：關(guān)鍵詞： 近些年來(lái)，隨著工農(nóng)業(yè)的迅速發(fā)展，城市化建設(shè)加快，城市人口膨脹，引起了城市工業(yè)與生活用水大量增加；同時(shí)，相應(yīng)的污染排放量也在逐年增加，導(dǎo)致了飲用水水源普遍受到污染，飲用水水質(zhì)惡化。在給水處理領(lǐng)域中引入生物預(yù)處理，已成為微污染水源水處理的技術(shù)發(fā)展方向和有效手段之一。在我國(guó)，給水工程實(shí)踐中常用生物接觸氧化法作為生物預(yù)處理工藝。在該方法中，曝氣系統(tǒng)的選擇直接關(guān)系著整個(gè)生物預(yù)處理工藝的充氧性能、處理效果、運(yùn)行成本和管理操作。本文結(jié)合中試試驗(yàn)和工程實(shí)踐對(duì)這兩種不同曝氣系統(tǒng)作了多方面的比較與分析。

1 生物接觸氧化池的兩種曝氣系統(tǒng)

為提高氧的利用率，生物接觸氧化池宜采用氣水逆向流設(shè)計(jì)。一般用鼓風(fēng)機(jī)鼓風(fēng)曝氣，曝氣設(shè)備分布于池底；氣流自下向上流經(jīng)填料區(qū)，水流自上向下流經(jīng)填料區(qū)。曝氣系統(tǒng)一般采用微孔曝氣系統(tǒng)或穿孔曝氣系統(tǒng)。

微孔曝氣系統(tǒng)一般采用膜片式微孔曝氣器作為曝氣設(shè)備，池中填料一般采用彈性填料，設(shè)計(jì)氣水比一般取0.7左右。

穿孔曝氣系統(tǒng)采用穿孔管作為曝氣設(shè)備，池中填料可采用顆粒填料或彈性填料，設(shè)計(jì)氣水比一般取1左右。

2 充氧性能比較

通過(guò)對(duì)中試裝置的清水充氧試驗(yàn)，對(duì)兩種不同曝氣方式的標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)充氧性能作了測(cè)試，并對(duì)以下幾項(xiàng)充氧性能評(píng)定指標(biāo)作了比較與分析。

(1) 標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的氧總轉(zhuǎn)移系數(shù)KLas（h-1）——曝氣器在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)(水溫20℃、1atm大氣壓強(qiáng))的測(cè)試條件下，在單位傳質(zhì)推動(dòng)力作用時(shí)，單位時(shí)間向單位體積水中傳遞氧的數(shù)量；

KLas=KLa(T)·1.024(20-T)　　　　　　 (1）

    式中 KLa(T)——水溫為T℃條件下，氧氣的總轉(zhuǎn)移系數(shù)（h-1）；

    T——測(cè)定時(shí)的實(shí)際水溫（℃）。

KLa(T)=2.303lg[(c3-c1)/(c3-c2)]×［60/(t2-t1)] 　?。?）

    式中 Cs——液體中的氧氣溶解度（mg/L）；

     C1、C2——在t1、t2時(shí)間（以min計(jì)）所測(cè)得的氧氣濃度（mg/L）。

(2) 氧氣轉(zhuǎn)移率dc/dt（mg/L.h）——曝氣器在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)的測(cè)試條件下,單位體積內(nèi)氧氣的轉(zhuǎn)移速率；

dC/dt=KLas·Cs(20) 　　　　　　　　　?。?）

　　式中 dC/dt ——單位體積內(nèi)氧氣的轉(zhuǎn)移速率，簡(jiǎn)稱氧氣轉(zhuǎn)移率（mg/L.h）；

　　　　 Cs(20)——標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的氧氣在清水中的溶解度，Cs(20)=9.17mg/L。

(3) 充氧能力R0(kgO2/h)——曝氣器在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)的測(cè)試條件下，單位時(shí)間向溶解氧為零的水中傳遞的氧量:

　　R0=KLas·V·Cs(20)·10-3 ,（kgO2/h） 　　　　(4)

　　式中 V——液體體積（m3）。

(4) 氧利用率EA（％）——曝氣器在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)的測(cè)試條件下，傳遞到水中的氧量占曝氣器供氧量的百分比：

　　EA=(R0/S)×100%　　　　　　　 （5）

　　式中 S——供氧量(kgO2/h)；

　　S=0.21·1.331·GS

　　其中 0.21——空氣中氧所占比例；

　　　　 1.331——標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下氧的容重(kg/m3)；

　　　　 GS——供給空氣量(m3/h)。

(5) 充氧動(dòng)力效率EP（kgO2/kW.h）——曝氣器在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)的測(cè)試條件下消耗1kW.h有用功所傳遞到水中的氧量。

　　Ep=R0/N 　　　（kgO2/KW.h） （6）

　　式中 N ——消耗功率計(jì)算值；

　　N=HGsγ/102 （kW）

　　其中　H ——空氣壓力(kg/cm2)；

　　　　　γ——標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的空氣容重，γ =1.205(kg/m3)。
 

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