微孔曝气器充氧因素的研究

一、前言

好氧生物处理是目前污水处理过程中*常用的处理单元之一。微孔曝气器是该装置的关键设备。曝气器的主要功能是曝气搅拌水,保证微生物的正常生理活性,防止污泥沉降,保证污水中空气、污泥和有机物的充分接触。在整个污水处理过程中,鼓风曝气的能耗占总能耗的50%~60%。由此可见,其质量与整个污水处理工艺的*终处理效果和运行成本有关。考察微孔曝气器的充氧性能是评价微孔曝气器质量的关键,其充氧性能的具体指标如下:曝气系统能耗占污水处理厂能耗的45%~75%。因此,曝气系统的设计和运行对节能降耗具有重要意义。

曝气设备中曝气器的性能和稳定性对曝气系统非常重要。近年来,橡胶膜微孔曝气器具有良好的曝气性能,在污水处理厂得到了广泛的应用。在实际的污水处理中,影响曝气充氧性能的因素很多。对于橡胶膜曝气器,孔径和间距是*直接的影响因素,也是柔性材料。随着通气速率的变化,质膜的孔径和气泡直径也会发生变化。对于水质而言,表面活性剂会改变液相的物理化学性质和气泡的水动力行为,从而影响微孔曝气液体的传质效果。

目前,国内外对操作条件对曝气性能影响的研究较多,但对橡胶膜微孔曝气器本身的影响较小,表面活性剂对气泡特性和曝气性能的研究仍存在争议。在一定范围内,曝气器的曝气性能随着孔径的增大而减小。我认为，在曝气*度为0.05m³／(m²s)、微孔曝气器膜片开孔眼数量为15时，曝气效果**；另外,表面活性剂在气液界面上的积聚会降低传质速率,与表面曝气和粗孔曝气相比,微孔曝气系统的降低程度更大。

溶氧仪及记录器；2-溶氧仪探头；3-空压机；4-U型管；5-平板式微孔曝气器；6-曝气池；7-放空阀

试验装置示意图

二、实验方法

1主要设备及仪器

平板式微孔曝气器；LP－40／LP－60气泵（功率40W）；气体转子流量计（量程1m³／h，精度士2％）；压力表（精度士2％）；气温、水温表（精度土0.1℃）；WWA－0.4／7型空压机（全无油润滑空气压缩机）；DO4200徽电脑溶氧控制器（精度士0.5％）；XSR1OR无纸记录仪；自制U型管。

2试验材料

脱氧剂（Na2SO3，工业纯）；催化剂（CoCl2·6H2O，工业纯）；表面活性剂（SDBS，分析纯）；试验用水（自来水，总溶解性固体（TDS）约为200mg／L）。

3测定方法

本试验原理是双膜理论。试验按照《微孔曝气清水氧传质性能测定》（CJ／T475－2015）进行。考虑到TDS对饱和溶解氧的影响，同时采用美国*新的清水氧传质测试标准提供的修正方法对TDS进行了修正，以增*数据的可比性，见式（1）。y＝xexp（0.0000965（1000一c））（1）式中：y为标准氧总转移系数（KLa5－），min；x为

KLa5，min；c为TDS质量浓度，mg／L。

三、结果与结论

KLA5是曝气器在标准试验条件下的总氧传质性能的表征,可在一定程度上表征曝气过程。在清水条件下,当膜孔径为0.9mm时,K1A在不同孔隙间距和通风速率下的变化曲线如图2所示。如图2所示,随着通风速率的增加,液相气含率增加,气相和液相的湍流效应增大,有利于氧传质,然后K1a逐渐增大。当通风量较小时,不同的膜孔之间的距离随着通气速率的增加,膜孔间距越小,橡胶膜孔中的气体量越大,单位时间内液相含气量越大,K1A整体越大。然而,曝气装置不能无限地减少橡胶膜孔之间的膜孔间距。膜孔间距的减小将导致橡胶膜孔之间的撕裂阻力减小,并增加曝气过程中曝气膜撕裂的可能性。间距的减小将导致橡胶膜孔之间的撕裂阻力减小,并增加曝气膜在曝气过程中撕裂的可能性。