采用气水比评价微孔曝气系统性能

©1994-2010ChinaAcademicJournalElectronicPublishingHouse.Allrightsreserved.http://www.cnki.net目‘阅臼月曰侧翻丫犷采用气水比评价微孔曝气系统牲能李尔范跃华华中科技大学环境科学与工程学院,武汉摘要为能更直观地描述微孔曝气系统性能,采用气水比通入气体总量和水体体积的比值来衡量该系统的性能,通过理论推导和试验得出清水静态曝气条件下水体的溶解氧与气水比的关系式,并对不同曝气系统分别采用气水比与常规的性能指标进行对比,表明它们的评价结论一致。关键词气水比微孔曝气器性能指标对比氧的转移率、传质数与实际标准传氧效率常被用作微孔曝气系统性能衡量的指标〔’一〕,但它们仅能间接地反映系统性能的优劣,用于设计和运行时可操作性不强。采用气水比可更直观地评价该系统指标。试验装方法清水曝气试验公式的推导在静态柱状曝气池中,通过位于池底的微孔曝气器鼓人空气,假设气泡进人水体后呈直线上升,到达水面后溢出。曝气池中水深、内的最大气含率氏二计算见式。式中—气体比表面积。—球度系数。—气泡初始直径杭—气含率—气泡平均直径—曝气时间—氧分子传质系数一乙鲤三马写祖——式中氏、二—最大气含率—曝气池容积矶二、—通人气体最大体积氏—气泡平均上升速率—曝气器的淹没深度—气体流量。根据等’的研究,气泡在水体中上升过程呈近似球状,故曝气过程中整池中气体的比表面积的计算如式。在氏首次达到氏的过程中,根据传统的传质理论可得式。一一水中的以浓度—水中饱和以〕浓度—水体中初始以浓度。整个曝气过程可分为个阶段,第阶段是从时刻开始到气含率氏第次达到氏时,池中起始以〕浓度为,末以浓度为第个阶段是氏第次和第次达到氏。二之间的过程,其起始发浓度为】,末以〕浓度为以此类推,第个阶段的初始以〕浓度为一,,末以浓度为。这个阶段可看作个完全混合式反应器串连,如图。,,,个个二刀二」】二五二皿」,荀协园办幽”’一鱼厂厂厂。氛毛“一毛了图,个连续清水曝气完全混合式反应器模型示意根据式,第阶段以的表达式为华一,一丛鲜一冷一一一石一一丝匹巡塑坦竺、名吼一。武扰因人一氏、、,标准清水曝气试验可转化为,故式成给水排水增刊©1994-2010ChinaAcademicJournalElectronicPublishingHouse.Allrightsreserved.http://www.cnki.net一。凡武跪礴。认饰武几。武几诚氏璐另外根据,的研究专砂,氏、音皿砂,为分子扩散系数为水的密度为重力加速度产为动力粘滞系数,气液两相流气泡尺寸常用一模型确定。将气泡在水体上升过程中的主导作用力表面张力和惯性力的比值定义为韦伯数常数,即一武为韦伯数,为气、液界面的切应力,。为液体表面张力。根据的假设一铲刃为平均速度脉动量,的各向同性流关联式扩一“。认。为湍能耗散率,则总湍能耗散率一尸‘一。尸为曝气系统输入功率,‘为初始气泡的内部压力,。为溢出水面的气泡内部压力。综上,并由施密特数常数。一产闷式可转化为一沪亥告尹贺一矗嵘一告‘一一普韶片对其中为经验系数无量纲。根据等图的研究,微孔曝气池内的曝气传质效果与池体的几何尺寸、微孔曝气器的安装位置等因素有关,式可修正为一,一、、一丸一、‘找‘粤伙孕、孕、。一,··。。。·一。‘二、、、式中‘—经验系数,一,,,⋯,川—柱状曝气池的底面积—微孔曝气器的服务面积—微孔曝气器透气孔的总面积一一曝气池的直径。试验装置试验按照标准清水静态曝气试验步骤进行,试验模型装置如图所示,盯仪为气泡表面压差测定仪,布气设备采用橡胶膜微孔曝气器。水体起始〕浓度为采用岛和脱氧,其他试验条件参数的变化范围如表所示为曝气池的几何高度。另外,为便于试验结果的对比,饱和以〕以及〕测定值均表示为标当飘喇·澎试验装且设计参数橡胶腆微孔暇气管图微孔曝气清水试验装置及其运行参数示意衰呀气试验条件参数及其变化范围参数‘一。们注肠人八沪范围雌准状态下水温℃,大气压的值。结果与讨论气水比与水体以的关系运用软件,对试验数据进行试算拟合,确定式中各经验系数的值,可得到标准状态下的表达式二一。一,‘一告‘一。一子叮,子青鲁。‘’‘爱一。’。分。‘’‘,图表示在不同气水比条件下,由式所得的水体仪的计算值与实测值的相关性。由图可知,两者的相关系数为,相对误差均值为一,最大误差为,两者符合得较好。在表中所示的试验条件下分析以终值与气水比之间的关系,结果如图所示。以〕终值与气水比成正比例函数关系,这与式中所示的一致。气水比与传统性能指标的对比本研究中几种传统的性能指标℃氧的转移率。一’·‘,斗“义·‘。,一。·‘。每米水深标准氧的传递效率嵘。传质系数·“。一鲁。’‘。一·、·火丈入气万气水比与传统的性能指标的对比给水排水增刊创场卜悔挤©1994-201