鼓风曝气系统氧利用率和动力效率的研究-盛义平

鼓风曝气系统氧利用率和动力效率的研究-盛义平鼓风曝气系统氧利用率和动力效率的研究盛义平�张晓春(燕山大学环境与化学工程系,河北秦皇岛066004)摘要�研究了影响鼓风曝气系统氧利用率Eo和动力效率Ep的因素,给出了Eo和Ep与诸影响因素间的定量关系式。在鼓风曝气系统中,恰当地选取曝气器的浸没深度h和所产生气泡直径db的组合,既可使氧气利用率高,又可使动力消耗少。这一结果对于指导曝气装置的设计和降低废水处理的能耗具有重要意义。关键词�鼓风曝气�降低�能量消耗1�引言衡量鼓风曝气装置性能的2个指标是氧利用率Eo和动力效率Ep。在为曝气池设置鼓风曝气装置时,一般是通过试验确定氧的总传递系数KL�,然后再根据实际曝气装置与试验条件的差异,对KL�值进行修正。这样确定的KL�值尽管针对具体情况是可靠的,但由于不可能对曝气器的浸没深度h与曝气器所产生的气泡直径db等参数的各种组合都进行试验,因而未必能使曝气系统工作在最佳条件下,即用最小的能耗获得最高的氧利用率。本研究旨在建立氧利用率Eo和动力效率Ep与各主要影响因素间的定量关系,以指导曝气系统的设计实现提高曝气装置的氧利用率和降低能量消耗的目的。2�近似数学模型设曝气器在水面下空气释放点处所产生的气泡直径为db(m);气泡中气液相界面处氧的浓度为cs(kmol�m3);废水中氧的浓度为cb(kmol�m3);传质系数为KL(m�s);则一个气泡在单位时间内通过其表面向水中的传氧量为KL�d2b(cs-cb),在同一时间内气泡中氧气的摩尔质量的变化量为�d3b6HRTdcsdt,根据质量守恒原理,有:-�d3b6HRTdcsdt=KL�d2b(cs-cb)(1)式中�t���时间�s。在气泡上浮过程中dt=dhvb式中�h���曝气器的浸没深度�m;vb���气泡的上升速度�m�s。式(1)可以写为:dcs(cs-cb)=-6HRTKLdhvbdb(2)��传质系数KL随雷诺数(Re=vbdb�l�l)不同而具有不同的形式[1、2]:当Re<1时KL=0�65(Dvbdb)0�5(3)当Re=1~100时KL=0�65(Dvbdb)0�5(1+Re2)0�5(4)当Re=100~1000时KL=1�13(Dvbdb)0�5(1-2�9Re)0�5(5)��当Re>1000时KL=1�13(Dvbdb)0�5(6)气泡上升速度vb