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1、1实验目的(1) 掌握测定曝气设备的KLa和充氧能力a、8的实验方法及计算Qs；(2) 评价充氧设备充氧能力的好坏；(3) 掌握曝气设备充氧性能的测定方法。2实验原理活性污泥处理过程中曝气设备的作用是使氧气、活性污泥、营养物三者充分 混合，使污泥处于悬浮状态，促使氧气从气相转移到液相，从液相转移到活性污 泥上，包管微生物有足够的氧进行物质代谢。由于氧的供给是包管生化处理过程 正常进行的主要因素，因此工程设计人员通常通过实验来评价曝气设备的供氧能 力。在现场用自来水实验时，先用Na2S03(或N2)进行脱氧，然后在溶解氧等于 或接近零的状态下再曝气，使溶解氧升高趋于饱和水平。假定整个液体是完全混
2、 合的，符合一级反应此时水中溶解氧的变更可以用以下式子暗示：甘=K如底-C式中：dC/dt氧转移速率，mg/(L-h)；KLa一一氧的总传递系数，L/h；Cs实验室的温度和压力下，自来水的溶解氧饱和浓度，mg/L；C相应某一时刻t的溶解氧浓度，mg/L。将上式积分，得 C)=-海 + 常数由于溶解氧饱和浓度、温度、污水性质和混乱程度等因素影响氧的传递速 率，因此应进行温度、压力校正，并测定校正废水性质影响的修正系数a、8。 所采取的公式如下：以校正)=以实验)X尺度大气压(kPa)实软时的大7压正函废水的以 自来水的废水的4”=自来水的Q充氧能力为Qs = k蠢(20C)Q(校 m)V(kg/
3、h)Ct- r3实验内容3.1实验设备与试剂(1) 溶解氧测定仪(2) 空压机。(3) 曝气筒。(4) 搅拌器。(5) 秒表。(6) 分析天平烧杯。(8) 亚硫酸钠(Na2S03)(9) 氯化钻(COC12 6H20)。3.2实验装置实验装置如图31所示。图3-1曝气设备充氧能力实验装置简图3.3实验步调(1) 向曝气筒内注入20L自来水，测定水样体积V(L)和水温t (C)；(2) 由实验测出水样溶解氧饱和值Cs，并根据Cs和V求投药量，然后投药脱 氧；a) 脱氧剂亚硫酸钠(Na2S03)的用量计算。在自来水中加入Na2S03还原剂来还原水中的溶解氧。2NEiSOgt 2Nci2S0相对分子
4、质量之比为：321N夷=思 * 8故Na2S03理论用量为水中溶解氧的8倍。而水中有部分杂质会消耗亚 硫酸钠，故实际用量为理论用量的1.5倍。所以实验投加的Na2S03投加量为W = 1.5 X 8C V = 12C,V Jn式中：W亚硫酸钠投加量，g；Cs实验时水温条件下水中饱和溶解氧值，mg/L；V水样体积，m3；b) 根据水样体积V确定催化剂(钻盐)的投加量。经验证明，清水中有效钻离子浓度约0.4mg/L为好，一般使用氯化钻(CoCl26H20)。因为:CoC126H2O 238一广7=官/仙Coa所以单位水样投加钻盐量为：CoCl26H20 0.4x4.0 = 1.6 g/m3本实验所
5、需投加钻盐为CoCl26H20 1.6 V（g）式中：V水样体积，m3c）将Na2S03用煮沸过的常温水化开，均匀倒入曝气筒内，溶解的钻盐倒入 水中，并开动循环水泵，小流量轻微搅动使其混合（开始计时），进行 脱氧。搅拌均匀后（时间t0），测定脱氧水中溶解氧量C0，连续曝气t 后，溶解氧升高至Ct。每隔溶解氧浓度升高0.01，记录一次所用时间 （直到溶解氧值达到饱和为止）。（3）当清水脱氧至零时，提高叶轮转速进行曝气，并计时。每隔0.5min测定一 次溶解氧值（用碘量法每隔1min测定一次），知道溶解氧值达到饱和为 止。4数据记录与整理水样体积：0.018m3亚硫酸钠用量：1.8 g水温：28C
6、饱和溶解氧浓度Cs： 8.00mg/L氯化钻用量：0.0288g表4-1曝气设备充氧能力实验数据记录序号时间t/s时间t/minCt/(mg/L)序号时间t/s时间t/minCt/(mg/L)100.000.53161502.504.842100.170.98171602.675.053200.330.61181702.835.294300.500.58191803.005.495400.670.81202103.506.026500.831.49212404.006.447601.001.69222704.506.788701.172.09233005.007.039801.332.4624
7、3305.507.2110901.502.86253606.007.37111001.673.23263906.507.49121101.833.61274207.007.58131202.003.96284507.507.64141302.174.24294808.007.68151402.334.545数据处理与分析5.1公式法求解KLa值公式：2.303 Q -C。式中：KLa氧的总传递系数，L/min；Cs实验室的温度和压力下，自来水的溶解氧饱和度，mg/L；Ct相应某一时刻t的溶解氧浓度，mg/L；t0脱氧使用时间，min；t开循环水泵后的时间，min。实验中，t-t0的值对应表4-
8、1中的t值，C0对应时间t=0时的Ct = 0.53mg/L。将已知值代入公式中求出KLa，计算结果如表5-1所示。表5-1公式法KLa计算结果序号时间t/minCt/(mg/L)Cs-Ctlg(Cs-Ct)KLa10.000.537.470.8733/20.170.987.020.84630.372930.330.617.390.86860.032340.500.587.420.87040.013450.670.817.190.85670.057360.831.496.510.81360.165171.001.696.310.80000.168881.172.095.910.77160.20
9、0891.332.465.540.74350.2242101.502.865.140.71100.2493111.673.234.770.67850.2692121.833.614.390.64250.2900132.003.964.040.60640.3074142.174.243.760.57520.3169152.334.543.460.53910.3299162.504.843.160.49970.3442172.675.052.950.46980.3485182.835.292.710.43300.3579193.005.492.510.39970.3636203.506.021.9
10、80.29670.3794214.006.441.560.19310.3916224.506.781.220.08640.4027235.007.030.97-0.01320.4083245.507.210.79-0.10240.4085256.007.370.63-0.20070.4122266.507.490.51-0.29240.4130277.007.580.42-0.37680.4113287.507.640.36-0.44370.4044298.007.680.32-0.49490.3939由上表可以看出，运用公式法计算出来的KLa值总体上不竭增大，且有较大 的增幅，无论采取取平均
11、值或者中间值等方法确定KLa值都会存在较大误差，都 无法很好表征曝气设备的充氧性能，因此使用公式法求解KLa值不适用于本实 验。5.2线性回归法求解KLa值5.2.1 ln(Cs - Ct) - t关系曲线的绘制由公式*：.=加,. 匕可知，作in(cs - Ct)和t的关系曲线，其斜率即为KLa值。于是，对ln(Cs - Ct)进行计算，结果如表5-2所示。根据计算结果以t为横坐标、ln(Cs - Ct)为纵坐标，绘制ln(Cs - Ct)和t的关系曲线如图5-1所示。表5-2 ln(Cs - Ct)计算结果序号时间t/minCt/(mg/L)Cs-Ctln (Cs-Ct)10.000.53
12、7.472.010920.170.987.021.948830.330.617.392.000140.500.587.422.004250.670.817.191.972760.831.496.511.873371.001.696.311.842181.172.095.911.776691.332.465.541.7120101.502.865.141.6371111.673.234.771.5623121.833.614.391.4793132.003.964.041.3962142.174.243.761.3244152.334.543.461.2413162.504.843.161.1506172.675.052.951.0818182.835.292.710.9969193.005.492.510.9203203.506.021.980.6831214.006.441.560.4447224.506.781.220.1989235.007.030.97-0.0305245.507.210.79-0.2357256.007.370.63-0.4620266.507.490.51-0.6733277.007.580.42-0.8675287.507.640.36-1.0217
