污水处理中氧转移速率与供气量的计算

氧转移速率的计算：

 

标准氧转移速度（R0）为：  ，

 

式中  CL——水中的溶解氧浓度，对于脱氧清水CL=0;

 

V——曝气池的体积，（m3）；

 

为求得水温为T，压力为P条件下的废水中的实际氧转移速率（R），则需对上式加以修正，需引入各项修正系数，即：

 

 ，

 

因此，R0/R为：             （23）

 

一般来说：R0/R = 1.33~1.61。

 

将（23）式重写：          （24）

 

式中CL——曝气池混合液中的溶解氧浓度，一般按2mg/l来考虑。

 

2、氧转移效率与供气量的计算：

 

① 氧转移效率： ，

 

式中：EA——氧转移效率，一般的百分比表示；

 

OC——供氧量，kgO2/h； ，

 

21%——氧在容气中的占的百分比；

 

1.331——20°C时氧的容重，kg/m3；

 

Gs ——供氧量，m3/h。

 

② 供气量Gs：                        （27）

 

    对于鼓风曝气系统，各种曝气装置的EA值是制造厂家通过清水试验测出的，随产品向用户提供；

 

    对于机械曝气系统，按式（24）求出的R0值，又称为充氧能力，厂家也会向用户提供其设备的R0值。

 

③ 需氧量：活性污泥系统中的供氧速率与耗氧速率应保持平衡，因此，曝气池混合液的需氧量应等于供氧量。需氧量是可以根据下式求得：      （28）

 

四、曝气系统的设计计算

 

1、鼓风曝气系统：

 

① 求风量即供气量：  式(28)求得需氧速率O2    根据供氧速率 =需氧速率，则有：R=O2，

 

根据式（24）求得标准氧转移速率R0： ，

 

根据式（27）求得供气量 （m3/d） Gs’ (m3/min)；

 

② 求要求的风压（风机出口风压）：

 

根据管路系统的沿程阻力、局部阻力、静水压力再加上一定的余量，得到所要求的最小风压。

 

③ 根据风量与风压选择合适的风机。

 

2、机械曝气系统：

 

① 充氧能力R0的计算：根据式（28）求得需氧量O2；

 

R=O2； ，

 

② 根据R0值选配合适的机械曝气设备。

 

[例题]

 

    一个城市污水处理厂，设计流量 Q＝10000m3/d，一级处理出水BOD5＝150mg/l，采用活性污泥法处理，处理水BOD5£15mg/l。采用中微孔曝 气盘作为曝气装置。曝气池容积V＝3000m3，Xr=2000mg/l，EA=10%,曝气池出口处溶解氧Cl =2mg/l，水温T=250C，曝气 盘安装在水下4.5m处。

 

有关参数为：a’=0.5, b’= 0.1, a=0.85, b=0.95，r=1.0

 

求：(1)采用鼓风曝气时，所需的供气量Gs（m3/min）

 

    (2)采用表面机械曝气器时的充氧量R0(kgO2/h)

 

 [解]：

 

A．鼓风曝气系统

 

(1)按式（28）计算需氧量：

 

      

 

 

 

(2)按式（18）计算20°C和25°C时曝气池内饱和溶解氧浓度的平均值：

 

①曝气装置出口处的压力Pb：

 

 

 

②气泡逸出曝气池表面时，氧含量的百分比可以按式（19）计算：

 

    

 

③查表得20°C和25°C时的饱和溶解氧浓度分别为：

 

         Cs(20)=9.17mg/l;    Cs(25)=8.38mg/l;    

 

   代入式（18）有：

 

  

 

  

 

（3）标准供氧速率R0：

 

由式（24）有：   

 

              

 

（4）按式（27）计算供气量：

 

  

 

B.机械曝气器

 

    按式（29）求充气能力R0：