一、实验目的
（1）加深理解曝气充氧的机理及影响因素。
（2）掌握曝气设备清水充氧性能测定的方法。
（3）测定几种不同形式的曝气设备的总转移系数KLa(20).
二、实验原理
曝氧是人为地通过一些设备向水中加速传递氧的过程。常用的曝气设备分为机械曝气与鼓风曝气两大类，无论哪一种曝气设备，其充氧过程均属传质过程，氧传递机理为双膜理论，如图1在氧传递过程中，阻力主要来自液膜，氧传递基本方程式为：
dC/dt=KLa(Cs-Cb) （3-1）
式中 dC/dt ---------- 液体中溶解氧浓度变化速率，kgO2/(m³·h)
Cs ---------- 液膜处饱和溶解氧浓度，mg/L
Cb -----------液相主体中溶解氧浓度，mg/L
Cs-Cb -------- 氧传质推动力，XL g/L
KLa ---------- 氧总传移系数，KLa=（DL·A）/（XL·V），1/h
DL ------------液膜中氧分子扩散系数，m²/h
XL ------------ 液膜厚度，m
A元钢 ------------气、液两相接触面积，m²
V ------------曝气液体积，m³
图1
由于液漠厚度XL和液体流态有关，而且在实验中无法测定与计算，同样气液接触面积A的大小也无法测定与计算，故用氧总转移系数KLa代替。
将式（4-42）积分整理后得曝气设备氧总转移系数KLa计算式：
KLa=1/（t-t0）Ln(Cs- C0)/ (Cs- Ct) （3-2）
式中 KLa ------------- 氧总转移系数，1/min 或1/h;
t 、t0 ---------- 曝气时间，min ;
C0 -------------- 曝气开始时池内溶解氧浓度（t0=0时，C0=0 mg/L），mg/L;
Cs -------------- 曝氧池内液体饱和溶解氧值， mg/L;
Ct -------------- 曝气某一时刻t时，池催液体溶解氧浓度，mg/L 。
由上式可知，影响氧传递速率KLa的因素很多，除了曝气设备本身结构尺寸，运行条件
而外，还与水质、水温等到有关。为了进行互相比较，以及向设计、使用部门提供产品性能，故产品给出的充氧性能均为清水，标准状态下，即清水（一般多为自来水）一个大气压20℃下的充氧性能。常用指标有氧总转移系数KLa(20)、充氧能力EL、动力效率EP和氧转移效率EA。
曝气设备充氧性能测定实验，一种是间歇非稳态法，即实验时一池水不进不出，池内溶解氧浓度随时间而变；另一种是连续稳态测定法，即实验时池内连续进出水，池内溶解氧浓度保持不变。目前国内外多用间歇非稳态测定法，即向池内注满所需水后，将待曝气之水以无水亚硫酸钠为脱氧剂，脱氧至零后开始曝气，液体中溶解浓度逐渐提高。液体中溶解氧的浓度C是时间t的函数，曝气后每隔一定时间t取曝气水样，测定水中溶解氧浓度，从而利用上式计算KLa值，或是以亏氧量（Cs- Ct）为纵坐标，在半对数坐标纸上绘图，直线斜率即为KLa值。
三、实验设备及用具
1）平板叶轮完全混合式曝气池、电动搅拌机调速器
2）溶解氧测定仪
四、实验步骤及记录
（一）被测水样为自来水
1.用1000 mL的量筒往池内加自来水,加到适当的刻度,记录下注入水的体积V=25L。
2.用去离子水校正溶解氧仪器：用烧杯倒一定体积的去离子的水，用溶解氧仪测其温度，利用仪器后面的表，用内差法计算出在水特定温度下氧的标准饱和值。再把溶解氧仪器的膜靠近水面，测水面氧的饱和值,最后利用标准饱和值校正。
3.把校正好的溶解氧仪器放在池内，测定水中的溶解氧值DO，并计算池内溶解氧含量G=DO×V。再计算投药量：
篮子鱼a.脱氧剂采用无水亚硫酸钠，投药量计算公式为g=1.5×8×G
其中1.5是为脱氧安全而取的系数。
b.催化剂采用氯化钴，投药量公式为g=0.1×V×1.5
其中1.5为安全系数，0.1为催化剂投加浓度（mg/L）。
利用算出来的投药量，到药品室称药（无水硫酸钠，氯化钴），用自来水把药化开，由池顶均匀倒入池内。在做第3步的同时，测定池中水的温度，利用仪器后面的表计算出在水温度下的溶解氧饱和值，即为稳定值。
4.用棍子轻微搅拌后，等溶解氧仪器读数为0时候,开始启动电机进行曝气，同时每隔一定时间(1 min)记录一个数值，连续取样15个，然后拉长时间间隔，直到水中溶解氧不再增长(达到饱和)为止；随后，关闭电机。
5.（二）被测水样为饭堂污水
将水样打回来后，静置到污水的溶解氧自降到0时，开始试验。步骤同自来水的测定一样。
6.数据记录
（1）自来水总体积：25L
校正后测得水中的溶解氧值DO=7.018mg/L
经计算得脱氧剂无水亚硫酸钠质量W1=2.0792～2.7722g，取2.4g
催化剂氯化钴质量W2=0.0276g
温度为28.6℃
表1自来水充氧实验记录表
t（min） | 1 | 2 | 3 | 4 |
DO（mg/L） | 4.08 | 4.58 | 5.67 | 6.67 |
DOs-DO（mg/L） | 3.33 | 2.82 | 1.73 | 0.73 |
t（min） | 5 | 6 | 7 | 8 |
DO（mg/L） | 6.79 | 6.99 | 6.96 美国农业部 | 7.19 |
DOs-DO（mg/L） | 0.62 | 0.41 | 0.44 | 0.21 |
t（min） | 9 | 10 | 11 | 12 |
DO（mg/L） | 7.25 | 7.37 | 7.31 | 7.33 |
DOs-DO（mg/L） | 0.15 | 0.03 | 0.10 | 0.08 |
t（min） | 13 | 14 | 15 | 16 |
DO（mg/L） | 7.38 | 7.39 | 7.36 | 7.38 |
DOs-DO（mg/L） | 0.02 | 0.02 | 0.04 | 0.02 |
t（min） | 17 | 18 | 19 | 20 |
DO（mg/L） | 7.39 | 7.40 | 7.40 | 7.40 |
DOs-DO（mg/L） | 0.01 | 0.00 | 0.00 | 0.00 |
| | | | |
(2)饭堂污水总体积：25L
校正后测得水中的溶解氧值DO=6.92mg/L（由于一开始水样中的溶解氧为0，故采用先曝气使其充满氧）
经计算得脱氧剂无水亚硫酸钠质量W1=2.0792～2.7722g，取2.19g
催化剂氯化钴质量W2=0.0276g
污水温度：28.6℃.
表2 水样充氧实验记录表
t（min） | 0 | 0.5 | 1 | 1.5 |
DO（mg/L） | 0 | 1.04 | 2.34 | 3.45 |
DOs-DO（mg/L） | 7.35 | 6.31 | 5.01 | 3.9 |
t（min） | 2 | 2.5 | 3 | 3.5 |
DO（mg/L） | 大霸王改装 4.23 | 4.87 | 5.42 | 5.80 |
DOs-DO（mg/L） | 3.12 | 2.48 | 1.93 | 1.55 |
t（min） | 4 | 4.5 | 5 | 5.5 |
DO（mg/L） | 6.13 | 6.38 | 6.57 | 6.73 |
DOs-DO（mg/L） | 1.22 | 0.97 | 0.78 | 0.62 |
t（min） | 6 | 6.5 | 7 | 7.5 |
DO（mg/L） | 6.86 | 6.94 | 7.01 | 海门东洲中学 7.06 |
DOs-DO（mg/L） | 0.49 | 0.41 | 0.34 | 0.29 |
t（min） | 8 | 8.5 | 9 | 9.5 |
DO（mg/L） | 7.14 | 7.15 | 7.20 | 7.24 |
DOs-DO（mg/L） | 0.21 | 张王会0.20 | 0.15 | 0.11 |
t（min） | 10 | 10.5 | 11 | 11.5 |
DO（mg/L） | 7.26 | 7.27 | 7.28 | 7.30 |
DOs-DO（mg/L） | 0.09 | 0.08 | 0.07 | 0.05 |
t（min） | 12 | 12.5 | 13 | 13.5 |
DO（mg/L） | 7.31 | 7.32 | 7.30 | 7.34 |
| | | | |
豫公网安备41160202000603
站长QQ:729038198
关于我们
投诉建议