曝气池水力搅拌原理

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1、 曝气池水力搅拌和曝气均匀性机理分析曝气池水力搅拌和曝气均匀性机理分析 能量级能量级 定义：对于一个恰当的曝气系统，达到完全混合时，平均每个体积传递一定数量的能量，或 者是平均每个池底面积传递的气量。 根据美国国家环保局（EPA Design Manual Fine Pore Aeration Systems）的规定，对于一般工 业、生活污水，这个能量级为 0.6 L/s-m2（0.12 scfm/sq ft） ，转换为公制为 2.2 m3/hr-m2。美 国国家环保局曾在硌杉矶 Glendale 污水处理厂改造工程中（MLSS=1500mg/L）实验，将能 级控制在 0.25 L/s-m2（

2、0.05 scfm/sq ft） ，2 周后将池水放干，没有污泥沉淀问题。 曝气池混合搅拌的原理曝气池混合搅拌的原理 我们曾对一个 20(L)10(W)5(D)m 的曝气池进行试验，在通气量一定的条件下： 1将一组曝气管放置在一边，如图 2-1 所示 2 1 3 4 我们分别取 4 个断面，并且设定1 ，2 ，3 ，4 4 个数据监测点，分别对各点的流速及 溶解氧进行测定，其中 1 个断面具体数据如下： 1 号检测点 2 号检测点 3 号检测点 4 号检测点 流速（m/s） 0.72 0.69 0.35 0.36 溶解氧（mgO2/L） 5.3 5.1 2.5 2.4 图 2-1 流速分布图

3、0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 1234 检测点 流速（m/s） 系列1 溶解氧分布图 0 1 2 3 4 5 6 1234 检测点 溶解氧（mgO2/L） 系列1 检测结果发现 1、2 二点的流速及溶解氧数值比较接近，且大于 3、4 二点的数值，我们可以 得出结论，整个曝气池在 3、4 二点的搅拌非常虚弱，效果并不理想。如图 2-2 所示 B 区域 为搅拌弱势区。 2将一组曝气管放置在中间，如图 2-3 所示 2 1 3 6 4 5 7 8 我们分别取 4 个断面，并设定 1-8 共 8 个监测点，分别对各点的流速及溶解氧进行测定，其 中一个断面的具体数据

4、如下： B 图 2-2 图 2-3 溶解氧分布图 0 1 2 3 4 5 6 12345678 检测点 溶解氧（mgO2/L） 系列1 1 2 3 4 5 6 7 8 流速（m/s） 0.68 0.69 0.72 0.70 0.71 0.68 0.67 0.69 溶解氧 （mgO2/L） 4.6 4.3 4.5 4.5 4.4 4.5 4.3 4.4 检测结果发现所有各点的流速及溶解氧的数值基本相同， 我们得出结论： 此种布置方法不存 在搅拌弱势区，整座曝气池混合均匀，具体形态见图 2-4。 3将宽度范围内放置 2 组曝气管，如图 2-5 所示 图 2-4 图 2-5 流速分布图 0 0.1

5、0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 12345678 检测点 流速（m/s） 系列1 如同前两次一样，我们设定共 16 个点进行检测，分别对各点的流速及溶解氧进行测定，具 体数据如下： 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 流速（m/s） 0.43 0.40 0.420.43 0.41 0.390.420.370.440.420.400.42 0.43 0.390.430.40 溶解氧 （mgO2/L） 4.8 4.5 4.6 5.0 4.3 4.75.24.84.65.04.84.9 4.6 4.54.74.8 上述数据发现各检测点

6、的流速及溶解氧基本相同，但是流速要小于第 2 次各检测点的数据， 我们可以得出以下结论： 虽然整座曝气池可以满足搅拌效果， 但是搅拌强度不及第 2 种布置 方式，具体形态见图 2-6。 进一步研究，曝气搅拌在水中究竟是何种形态？其实，曝气池的混合并不像上面图片所画 的那么简单，如果曝气器释放的气量达到混合所需最小的能级，整座曝气池就会达成一个 动态平衡，曝气器将鼓风机的空气释放，在将氧气溶入水中的同时，也将污泥混合物带向 水面，如图 进一步研究，曝气搅拌在水中究竟是何种形态？其实，曝气池的混合并不像上面图片所画 的那么简单，如果曝气器释放的气量达到混合所需最小的能级，整座曝气池就会达成一个 动

7、态平衡，曝气器将鼓风机的空气释放，在将氧气溶入水中的同时，也将污泥混合物带向 水面，如图 2-7 所示，曝气池底部所示，曝气池底部 2 区域的混合物随着气流聚集至区域的混合物随着气流聚集至 1 区域，使区域，使 2 区域形 成一个混合物真空区，四周的混合物急剧向 区域形 成一个混合物真空区，四周的混合物急剧向 2 区域补充，而富集在区域补充，而富集在 1 区域的混合物也同 时向四周扩散，而混合物向 区域的混合物也同 时向四周扩散，而混合物向 2 区域补充的同时，形成向下分力将池底污泥带起。实际上这 个动态平衡最极端的形态是已水深为直径的圆，而曝气器释放的气量越大，这个循环的速 度越快，搅拌混合

8、效果最好。这也恰好与上述 区域补充的同时，形成向下分力将池底污泥带起。实际上这 个动态平衡最极端的形态是已水深为直径的圆，而曝气器释放的气量越大，这个循环的速 度越快，搅拌混合效果最好。这也恰好与上述 3 次试验的结果吻合。次试验的结果吻合。 图 2-6 流速分布图 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 123456789 10 11 12 13 14 15 16 检测点 流速（m/s） 溶解氧分布图 0 1 2 3 4 5 6 12345678910 11 12 13 14 15 16 检测点 溶解氧（mgO2/L） 1 1 1 1 1 1 2 2 2 2 2 2 结论结论 根据上述试验结果， 我们认为： 曝气器对曝气池的搅拌是通过形成一个水力的动态平衡实现 的， 而这个水力的动态平衡最极端的状态是一个已水深为直径的圆形， 曝气器释放的气量越 大，搅拌混合效果越好。所以，曝气管管尖间距最大可达到 2 倍的水深。 应用实例应用实例 以下是我们的工程应用实例。曝气管线的布置充分体现了曝气的均匀性和搅拌强度。 图 2-7