曝氣裝置的充氧性能可采用對曝氣器性能參數(shù)進(jìn)行測試的方法衡量。吉化股份有限公司污水處理廠(以下簡稱污水廠)采用A/O工藝處理化工廢水，曝氣器的選擇對處理效果至關(guān)重要。本實(shí)驗(yàn)對污水廠提供的五種型號剛玉曝氣器進(jìn)行清水區(qū)充氧參數(shù)測試實(shí)驗(yàn)，為污水廠曝氣器的選型、更新提供參考依據(jù)。
1 計(jì)算 公式
曝氣器性能主要由氧轉(zhuǎn)移系數(shù)K1a、充氧能力N、氧利用率E、動力效率Ep四個(gè)主要參數(shù)來衡量。
①氧總轉(zhuǎn)移系數(shù)K1adc/dt=K1a(Cs—Ct)，mg/( L·h)
經(jīng)積分得：1n(Cs—Ct)=1nCs一K1a (1)
在實(shí)驗(yàn)中測得K1a即為清水中的氧總轉(zhuǎn)移系數(shù)，如果水溫不同，按下式進(jìn)行K1a的溫度變換計(jì)算：
K1aT=K1a20×1.024T-20 (2)
K1a20——水溫為20℃時(shí)氧總轉(zhuǎn)移系數(shù);
K1aT——水溫為T℃時(shí)氧總轉(zhuǎn)移系數(shù);
T一實(shí)驗(yàn)時(shí)水溫，℃。
實(shí)驗(yàn)時(shí)的換算結(jié)果詳見表2 內(nèi)容 。
②充氧能力N充氧能力是指某曝氣裝置在實(shí)驗(yàn)體積內(nèi)單位時(shí)間的充氧量(kg/h)：N=0.55K1aV，kg/h (3)
③氧的利用率E氧的利用率是充氧能力占供氧量的百分比。E充氧能力/供氧量***=N/供氧量***，kg/h (4)
④動力效率Ep，即每度電的充氧能力
Ep=N/W，kg/(kw·h) (5)
2 實(shí)驗(yàn)裝置
曝氣裝置高5 m、直徑0.75 m。
實(shí)驗(yàn)裝置詳見圖1。
3 曝氣器型號
參加測試的剛玉中微孔曝氣器共五種型號，分別為：
河南山水環(huán)保微孔棕剛玉曝氣器，其曝氣膜片和支承托盤呈球冠形結(jié)構(gòu)，特性參數(shù)為：直徑(Φ)240 mrn、厚度(δ)38 mm、氣孔率30%-35%、氣孔直徑250μm。另外四種為吉化污水廠自行研制的剛玉中微孔曝氣器，分別稱為A型、B型、C型、D型，其外型構(gòu)造、脫氣材料等與WZP型曝氣器相仿，只是曝氣頭擴(kuò)散盤直徑和微孔材料厚度略有不同，分別為 A型：Φ=178 mm、δ=19mm;B型：Φ=178 mm、δ=35 mm人型：C型：Φ=230 mm、δ=19 mm;D型：Φ=240 mm、δ=20 mm。
4 試驗(yàn)步驟
①按圖1連接好試驗(yàn)裝置
②調(diào)整氣體流量為2.07 m3/h，壓力為0.18MPa，但先不連到曝氣裝置上。
③裝置充上清水，水面距設(shè)備上沿64 cm，曝氣裝置有效容積V為 1.925 m3。
④將脫氧劑無水亞硫酸鈉、催化劑二氯化鈷加入清水裝置中，充分人工攪拌后，反應(yīng)靜止10 min。
⑤DO在線測定儀讀數(shù)由高往低迅速下降達(dá)到0以下，反應(yīng)10 min。連氣(儀表壓縮空氣)充氧，當(dāng)溶解氧為0時(shí)計(jì)時(shí)，先半分鐘計(jì)一次，隨著DO的升高適當(dāng)延長計(jì)時(shí)時(shí)間直至飽和。
⑥對水溫、風(fēng)壓、氣量進(jìn)行測量，注意調(diào)節(jié)氣量。
⑦無機(jī)鹽的加入會 影響 水的充氧效率，因此重復(fù)做兩次后，要重新?lián)Q水。
⑧每個(gè)曝氣器進(jìn)行兩組測試。
5 測試結(jié)果 計(jì)算
①測試條件
為了進(jìn)行比較，測試均在風(fēng)量2.07 m3/h，風(fēng)壓0.18 MPa條件下進(jìn)行，DO在線測定儀在距水面 1/3處，溶解氧的飽和濃度Cs采用同等條件下現(xiàn)場實(shí)測確定。
②測試數(shù)據(jù)
五種型號曝氣器充氧過程實(shí)驗(yàn)測試數(shù)據(jù)詳見表l。
表1 五種型號剛玉曝氣器充氧過程測試數(shù)據(jù)
| 充氧時(shí)間/min | 充氧過程DO變化情況 | ||||
| WZP型 | A型 | B型 | C型 | D型 | |
| 0.5 | 1.57 | 0.10 | 0.34 | 0.52 | 0.57 |
| 1 | 4.22 | 0.14 | 0.552 | 0.99 | 1.01 |
| 1.5 | 0.23 | 0.93 | 1.39 | 1.58 | |
| 2 | 7.12 | 0.24 | 1.58 | 1.59 | 2.07 |
| 3 | 0.36 | 1.65 | 1.93 | 3.13 | |
| 4 | 8.38 | 0.43 | 1.95 | 2.26 | 3.92 |
| 5 | 0.73 | 2.38 | 2.96 | 4.71 | |
| 6 | 8.94 | 0.97 | 3.34 | 3.48 | 5.36 |
| 7 | 1.44 | 3.73 | 4.12 | 5.74 | |
| 8 | 6.73 | 2.08 | 4.38 | 4.90 | 5.96 |
| 10 | 9.35 | 3.74 | 5.86 | 6.27 | 6.15 |
| 12 | 9.61 | 4.35 | 6.94 | 7.14 | 5.97 |
| 14 | 9.92 | 5.40 | 7.70 | 8.01 | 6.78 |
| 16 | 10.44 | 6.65 | 8.48 | 8.71 | 8.26 |
| 18 | 10.79 | 7.87 | 9.31 | 9.38 | 9.46 |
| 20 | 10.89 | 8.64 | 9.84 | 10.14 | 10.27 |
③計(jì)算K1a值取表1中計(jì)時(shí)前20 min數(shù)據(jù)為Ci，采用公式(l)、(2)和已確定的Cs，計(jì)算K1a值，結(jié)果見表2。
表2 五種型號陽氣器K1a值計(jì)算結(jié)果
| 曝氣器型號 | b值 | K1aT | 試驗(yàn)水溫／℃ | K1a（20℃） |
| WZP型 | -0.18 | 0.18 | 7.5 | 0.2421 |
| A型 | -0.067 | 0.067 | 5 | 0.0956 |
| B型 | -0.070 | 0.070 | 6 | 0.0976 |
| C型 | -0.091 | 0.091 | 5 | 0.1299 |
| D型 | 0.099 | 0.099 | 6 | 0.1380 |
④曝氣器充氧性能參數(shù)的計(jì)算采用公式(3)、(4)、(5)進(jìn)行曝氣器充氧性能參數(shù)計(jì)算，結(jié)果詳見表3。
表3 五種型號剛玉曝氣器充氧性能參數(shù)計(jì)算結(jié)果
| 曝氣器型號 |
Q /(m3·h-1) |
K1a（20℃） /（L·min-1） |
充氧能力 /Kg[O2] ·h-1 |
氧利用率E /% |
動力效率Ep /Kg[O2] ·度-1 |
| WZP型 | 2.07 | 0.2421 | 0.2563 | 44.22 | 1.4390 |
| A型 | 2.07 | 0.0956 | 0.1012 | 17.46 | 0.5682 |
| B型 | 2.07 | 0.0976 | 0.1033 | 17.82 | 0.5600 |
| C型 | 2.07 | 0.1299 | 0.1375 | 23.72 | 0.7720 |
| D型 | 2.07 | 0.1380 | 0.1461 | 25.21 | 0.8203 |
