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给水生物接触氧化池两种不同曝气系统的比较研究
摘要:生物接触氧化法作为给水生物预处理工艺,近年来得到了日益广泛的工程实际应
用。本文对给水生物接触氧化法预处理工程中常用的两种曝气系统(微孔曝气器曝气和
穿孔管曝气),作了充氧性能、系统造价、运行成本及运行管理等方面的比较研究。研
究表明,在实际工程应用中,采用微孔曝气器的曝气系统优于采用穿孔管的曝气系统。
关键词:微孔曝气器生物接触氧化池穿孔管充氧性能运行成本
近些年来,随着工农业的迅速发展,城市化建设加快,城市人口膨胀,引起了城市
工业与生活用水大量增加;同时,相应的污染排放量也在逐年增加,导致了饮用水水源
普遍受到污染,饮用水水质恶化。在给水处理领域中引入生物预处理,已成为微污染水源
水处理的技术发展方向和有效手段之一。在我国,给水工程实践中常用生物接触氧化法作
为生物预处理工艺。在该方法中,曝气系统的选择直接关系着整个生物预处理工艺的充
氧性能、处理效果、运行成本和管理操作。本文结合中试试验和工程实践对这两种不同曝
气系统作了多方面的比较与分析
1生物接触氧化池的两种曝气系统
为提高氧的利用率,生物接触氧化池宜采用气水逆向流设计。一般用鼓风机鼓风曝
气,曝气设备分布于池底;气流自下向上流经填料区,水流自上向下流经填料区。曝气系
统一般采用微孔曝气系统或穿孔曝气系统。
微孔曝气系统一般采用膜片式微孔曝气器作为曝气设备,池中填料一般采用弹性填
料,设计气水比一般取0.7左右。
穿孔曝气系统采用穿孔管作为曝气设备,池中填料可采用颗粒填料或弹性填料,设计
气水比一般取1左右。
2充氧性能比较
通过对中试装置的清水充氧试验,对两种不同曝气方式的标准状态充氧性能作了测
试,并对以下几项充氧性能评定指标作了比较与分析。
(1)标准状态下的氧总转移系数KLas(h-1)——曝气器在标准状态(水温
20℃、1atm大气压强)的测试条件下,在单位传质推动力作用时,单位时间向单位体积水
中传递氧的数量;
KLas=KLa(T)·1.024(20-T)
(1)
式中KLa(T)——水温为T℃条件下,氧气的总转移系数(h-1);
T——测定时的实际水温(℃)。
KLa(T)=2.303lg[(c3-c1)/(c3-c2)]×[60/(t2-t1)]
(2)
式中Cs——液体中的氧气溶解度(mg/L);
C1、C2——在t1、t2时间(以min计)所测得的氧气浓度(mg/L)。
(2)氧气转移率dc/dt(mg/L.h)——曝气器在标准状态的测试条件下,单位体积内氧
气的转移速率;
dC/dt=KLas·Cs(20)
(3)
式中dC/dt——单位体积内氧气的转移速率,简称氧气转移率(mg/L.h);
Cs(20)——标准状态下的氧气在清水中的溶解度,Cs(20)=9.17mg/L。
(3)充氧能力R0(kgO2/h)——曝气器在标准状态的测试条件下,单位时间向溶解氧为
零的水中传递的氧量:
R0=KLas·V·Cs(20)·10-3,(kgO2/h)
(4)
式中V——液体体积(m3)。
(4)氧利用率EA(%)——曝气器在标准状态的测试条件下,传递到水中的氧量占曝
气器供氧量的百分比:
EA=(R0/S)×100%
(5)
式中S——供氧量(kgO2/h);
S=0.21·1.331·GS
其中0.21——空气中氧所占比例;
1.331——标准状态下氧的容重(kg/m3);
GS——供给空气量(m3/h)。
(5)充氧动力效率EP(kgO2/kW.h)——曝气器在标准状态的测试条件下消耗1kW.h
有用功所传递到水中的氧量。
Ep=R0/N
(kgO2/KW.h)(6)
式中N——消耗功率计算值;
N=HGsγ/102(kW)
其中H——空气压力(kg/cm2);
γ——标准状态下的空气容重,γ=1.205(kg/m3)。
2.1清水充氧试验
本试验直接利用A型和B型生物接触氧化中试装置(见图1)为测试装置:A型生物
接触氧化池的填料区下方设微孔曝气器(微孔直
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