文档介绍：气水比作为微孔曝气系统性能参数的研究
  2011-2-24 0:00:00
李尔1 曾祥英1 范跃华2
1、武汉市政工程设计研究院有限责任公司,武汉,430000
    摘要:微孔曝气器系统传统的性能评价指标主要有实际标准氧传递效率(SSOTE)、氧的传质数(NT)、氧的传质率(KLα20)等,但这些指标往往不能直观地表示出曝气气量随所处理的污水量的变化情况。而曝气量与所处理污水量之间的比值(即气水比)能够直观地将曝气所需的气量和污水体积联系起来,且气水比用于曝气系统的设计更为简便。
    本文对47座柱状曝气池中的微孔曝气系统进行了试验研究,并分别在清水和污水条件下建立了气水比与水体溶解氧(DO)之间的数学模型来表征其对DO的影响。本研究表明在试验的参数条件范围内,DO浓度随气水比的增加而增加的。而当所需DO浓度一定时,气水比主要受两个因素的影响:(1)进入曝气池和溢出曝气池水面的气泡之间的内部气压差;(2)曝气池内平均气泡直径。另外为了验证气水比模型的准确性,本文分别采用气水比和传统的性能指标如SSOTE、NT、KLα20等对三种不同的微孔曝气系统进行了性能评价、系统设计和运行,并将相关结果进行了对比。结果表明气水比与其它传统的微孔曝气系统性能指标对曝气系统性能优劣定性的评价结论一致,但气水比计算过程更为直观简便。
    关键词:气水比微孔曝气系统性能参数建模关系式
    1、概述
   自上世纪八十年代末期起,三元乙丙(EPDM)膜微孔曝气扩散器越来越多的应用于污水处理曝气反应池中。以该曝气器为主要扩散装置的微孔曝气系统具有如下优点:曝气效果好、能适应不同溶解氧(DO)的要求且能消除曝气过程中气蚀的影响[1]。关于该曝气系统的性能评价指标前人已做过大量的研究。如Zlokarnik[2]、Kulkarni[3]、Capela[4]和Hebrard[5]等采用氧的传质率(KL
α20)作为微孔曝气系统性能参数,Zlokarnik[2]、Roustan[6]、Capela[7]等选定传质数( )作为性能指标,而Capela[8]则将实际标准氧标准氧传递效率( SSOTE,每米淹没水深标准氧传递效率)作为性能参数。尽管这些参数能表征该微孔曝气系统性能,但却很难直观表示出所需气量随污水量变化的情况,故不能直接应用于微孔曝气系统的设计和运行中。因此,本文提出采用曝气气量和污水水量之间的比值(即气水比)作为微孔曝气系统新的性能参数。
    本文的研究目的主要是建立曝气池水体中的DO和气水比之间的关系模型,并根据该模型来进行清水和污水条件下柱状曝气池中微孔曝气系统的性能评价。本研究通过理论模型推导并结合47组清水和污水曝气试验的实测结果建立了相关的DO和气水比关系模型。为了验证气水比作为微孔曝气性能参数的有效性,本文分别采用气水比和等指标对三种不同的微孔曝气系统进行了性能评价,并就其在微孔曝气系统设计和运行等方面进行了对比研究。
 
文中主要符号含义
曝气气量(L3 T-1)
韦伯数(无量纲)
重力加速度(LT-2)
气、液界面的切应力(MLT-2)
L
曝气池长(L)
液体表面张力(ML-1T-2)
氧分子传质系数(MT-1)
平均脉动速度(LT-1)
界面比表面积(M-1)
湍能耗散率(L2T-3)
SSOTE
实际标准氧的传递效率(L-1)
曝气系统输入功率(ML2T-3)
t0C时DO饱和浓度(ML-3)
初始气泡内部压力(ML-1T-2)
DO浓度(ML-3)
溢出水面的气泡内部压力(ML-1T-2)
初始DO浓度(ML-3)
施密特数(无量纲)
总曝气时间(T)
幂数(无量纲)
曝气池中水的体积(L3)
曝气池表面积(L2)
气体体积(L3)
微孔曝气器总服务面积(L2)
初始气泡直径(L)
微孔曝气器总表面积(L2)
池内平均气泡直径(L)
曝气池直径(L)
气泡上升速度(LT-1)
有效水深(L)
初始气泡速度(LT-1)
常数(无量纲)
曝气器和水体表面的距离(L)
常数(无量纲)
曝气器最大淹没深度(L)
常数(无量纲)
内气含率(无量纲)
生化需氧量BOD浓度(ML-3)
内气含率(无量纲)
初始BOD浓度(ML-3)
气水比(无量纲)
氨氮浓度(ML-3)
n
达到的次数(无量纲)
初始氨氮浓度(ML-3)
球度系数(无量纲)
BOD一阶衰减系数(无量纲)
当时的DO浓度(ML-3)
氨氮一阶衰减系数(无量纲)
常数(无量纲)
曝气过程中当达到时DO的增加量(ML-3)
分子扩散系数(MT-1)
由于BOD和氨氮的衰减,曝气过程中当达到时DO的减少量(ML-3)