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射流器式曝气生物滤池试验研究_胡延军

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《现代农业科技》2009年第19期曝气生物滤池被广泛应用于生活污水和有机工业废水处理中,曝气生物滤池的作用主要是通过滤料过滤和吸附污水中的污染物后,滤料表面上的微生物再将其氧化分解。现有的曝气生物滤池需要用鼓风机来提供气源进行曝气,供微生物生长,达到氧化分解污水中污染物的目的,其不足之处是鼓风机提供的气源经曝气头释放的气体不够均匀,有的滤料被冲刷后失去滤料表面的生物膜,有的滤料堵塞,进入污水后空气中的氧停留时间短,导致氧供应不足,不利于微生物的生长,从而使氧化分解效率低下,达不到良好的处理效果。因此,设计了一种新型的射流器式曝气生物滤池,以保证向污水中提供足够的氧气,从而使射流器的充氧和水利循环为微生物创造适宜的生长环境,提高对污染物氧化分解的效率。这种新型的射流器式曝气生物滤池具有出水水质好、无需外设压缩空气站、占地面积小、运行成本低的优点。1基本原理1.1射流曝气的基本原理目前逐渐发展起来的射流曝气采用水泵及射流泵联合曝气,在污泥回流泵压水管道上安装射流泵,在污泥回流泵压力的作用下,回流污泥高速通过射流泵,在喷嘴处产生负压,吸入空气,气—水混合液通过穿孔管分散到生物反应器中,达到曝气的效果。此法可省去鼓风机和进水泵,便于操作和运行管理。为了增加曝气压力,提高搅拌混合效果,增大氧传递速率,减小占地面积,设计了塔式生物反应器,与射流曝气装置构成高效的生化处理系统[1]。1.2射流曝气的充氧理论射流曝气器的充氧作用由2个作用完成,即:射流在混合部内形成的穿透段,具有卷吸作用而带入大量空气;射流在混合部内形成的充满段,由于剧烈的混掺作用,将空气破碎成微小气泡,并使水中溶解氧值瞬间达到饱和。这些微小气泡、溶解氧达饱和的液体进入曝气池内形成分散相,造成水—水同相射流,提高氧的传递速率。2装置结构及试验流程2.1装置结构射流器式曝气生物滤池的装置结构示意图见图1。由图1可知,污水泵2安装在生物氧化滤池1内的底部,污水泵2的出口与射流曝气器3连接,射流曝气器3与空气管4底端连接,空气管4顶部与滤池外空气相通。图1中a与b基本相同,不同之处是污水泵2安装在生物氧化池的外部,其他相同。2.2试验流程污水经射流曝气器产生负压区,位于负压区的空气管吸入空气,吸入的空气与污水在射流器中混合,在滤池中曝气,构成射流器式曝气生物滤池。3结果与分析3.1水深与氧总转移系数KLa的关系氧总转移系数KLa是评价曝气器优劣的重要指标之一。氧总转移系数大,则氧从液相传递到气相所用的时间就短,单位时间内可以将更多的氧转移到混合液中,在一定程度上起到降低能耗和减小水力停留时间的作用。由图2可知,随着水深度的增加,KLa逐渐提高,可见,增加水深能有效地提高氧的转移系数。另外,加强液相的紊动程度、降低液膜厚度、加速气—液界面的更新、增大气液接触面积等均能提高氧总转移系数。射流器喷嘴内部处于高速湍流状态,产生强烈的卷吸与掺混作用,使气液能获得更高的表面更新速率;同时,喷嘴出口流速提高,气水混合液在喉管内的压缩作用加强,气泡直径减小,则在同等供气流量下,气泡的数目增多,气液界面总面积增大,因而传质速率也会增加。3.2水深与充氧能力QC的关系在测定充氧能力时,需要代入饱和溶解氧进行计算。计算中,所取饱和溶解氧值为8.8mg/L。计算结果如图3所示。由图3可知,随着水深度的增加,曝气器充氧能力逐渐提高。充氧能力是氧总转移系数的一次函数,充氧能力的提高,有氧总转移系数的贡献。同时,水深增加,水中的饱和溶解氧值提高,则(CS-C)增加,传质推动力加强,也能提高充氧能力。(下转第266页)射流器式曝气生物滤池试验研究胡延军(丹东东发集团有限公司,辽宁丹东111008)摘要分析了射流曝气的基本原理与充氧理论,并进行清水充氧试验以测定其性能。结果表明,其氧总转移效率和氧气利用率均高于传统的鼓风曝气法。关键词射流器;充氧性能;射流曝气中图分类号X703文献标识码A文章编号1007-5739(2009)19-0263-01收稿日期2009-08-06注:1为生物氧化滤池,2为污水泵,3为射流曝气器,4为空气管。ab图1射流器式曝气生物滤池结构示意资源与环境科学263《现代农业科技》2009年第19期图2水深与氧总转移系数KLa的关系0.150.100.200.250.300.350.400.4504.04.53.53.02.52.01.51.00.5水深∥m氧总转移系数KLa∥1/min0.120.100.140.160.180.200.220.2404.04.53.53.02.52.01.51.00.5水深∥m充氧能力Qc∥kgO2/h·m3图3水深与充氧能力QC的关系3.3水深与动力效率EP的关系生物和化学工程中涉及到的大多是强化传质的过程。故传质的能耗问题是主要的研究对象。动力效率作为

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