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在污水處理體系中，曝氣進程占整個污水處理廠能耗的45%~75%〔1〕。為了進步曝氣進程中的氧搬運功率，現在污水處理廠遍及選用微孔曝氣體系。與大中氣泡的曝氣體系比較，微孔曝氣體系能節省50%左右的能耗。盡管如此，其曝氣進程的氧使用率也在20%~30%。別的，我國已經有較多區域選用微孔曝氣技能對受污染河道進行治理，但如何針對不同水域狀況合理選用微孔曝氣器，現在尚無這方面的研討。因而，優化微孔曝氣器的充氧功能參數對于實踐出產和使用具有重要的指導意義。杭州桂冠環?？萍加邢薰荆╳ww.002499.cn）專業出產水處理設備，過濾器的制造廠家。

　　影響微孔曝氣充氧功能的要素許多，最首要的有曝氣量、孔徑和裝置水深〔2〕?，F在國內外對微孔曝氣器充氧功能與孔徑、裝置水深的聯系研討較少。罷了有的研討較多重視氧總傳質系數和充氧才能的進步，較為忽視曝氣進程中的 能耗問題〔3, 4〕。筆者以理論動力功率為首要研討方針，結合充氧才能和氧使用率的改變趨勢，初步優化出曝氣功率最高時的曝氣量、孔徑和裝置水深等參數，為微孔曝氣技能在實踐工程中的使用供給參閱。杭州桂冠環保科技有限公司（www.002499.cn）專業出產水處理設備，過濾器的制造廠家。

　　1 資料和辦法

　　1.1 實驗裝置

　　實驗裝置原料為有機玻璃，主體為1個D 0.4 m×2 m的圓柱形曝氣池，溶解氧探頭坐落水面下0.5 m處(如圖 1所示)。

 圖 1 曝氣充氧實驗裝置

　　1.2 實驗資料

　　微孔曝氣器，橡膠膜原料，直徑215 mm，孔徑50、100、200、500、1 000 μm。sension378臺式溶解氧測定儀，美國HACH公司。氣體轉子流量計，量程0~3 m3/h，精度±0.2%。HC-S鼓風機，江蘇恒晟機泵設備制造廠。催化劑：CoCl2·6H2O，剖析純;脫氧劑：Na2SO3，剖析純。杭州桂冠環?？萍加邢薰荆╳ww.002499.cn）專業出產水處理設備，過濾器的制造廠家。

　　1.3 實驗辦法

　　實驗選用靜態非穩態法，即測驗時先投加Na2SO3和CoCl2·6H2O進行脫氧，當水中溶解氧降至0后開端曝氣，記錄水中溶解氧濃度隨時刻的改變，核算KLa值。分別對不同曝氣量(0.5、1、1.5、2、2.5、3 m3/h)、不同孔徑(50、100、200、500、1 000 μm)以及不同水深(0.8、1.1、1.3、1.5、1.8、2.0 m)條件下的充氧功能進行測驗，一起參閱CJ/T 3015.2—1993《曝氣器清水充氧功能測定》〔5〕和美國清水充氧測驗規范〔6〕。

　　2 成果和討論 
2.1 實驗原理

　　實驗基本原理根據1923年Whitman提出的雙膜理論。氧的傳質進程可用式(1)標明。

　　式中：dc/dt——傳質速率，即單位時刻內單位容積水中所傳遞的氧氣量，mg/(L·s);

　　KLa——測驗條件下曝氣器的氧總傳質系數，min-1;

　　C*——水中飽滿溶解氧，mg/L;

　　Ct——曝氣t時刻水中的溶解氧，mg/L。

　　若測驗溫度不在20 ℃，可選用式(2)對KLa進行批改：

　　充氧才能(OC，kg/h)由式(3)標明。

　　式中：V——曝氣池體積，m3。

　　氧使用率(SOTE，%)由式(4)標明。

　　式中：q——規范狀態下曝氣量，m3/h。

　　理論動力功率〔E，kg/(kW·h)〕由式(5)標明。

　　式中：P——曝氣設備功率，kW。

　　常用的評價曝氣器充氧功能的方針有氧總傳質系數KLa、充氧才能OC、氧使用率SOTE和理論動力功率E〔7〕。已有的研討較多重視于氧總傳質系數、充氧才能和氧使用率的改變趨勢，對理論動力功率的研討較少〔8, 9〕。理論動力功率作為僅有的效能方針〔10〕，能夠反映出曝氣進程中的能耗問題，是本實驗重視的要點。杭州桂冠環?？萍加邢薰荆╳ww.002499.cn）專業出產水處理設備，過濾器的制造廠家。

　　2.2 曝氣量對充氧功能的影響

　　實驗選用孔徑200 μm曝氣器底部2 m處曝氣的方法對不同曝氣量下的充氧功能進行評價，成果見圖 2。

 圖 2 K_La及氧使用率隨曝氣量的改變狀況

　　由圖 2可知，KLa隨曝氣量的添加而逐步增大。首要是因為曝氣量越大，氣液觸摸面積增大，充氧功率進步。另一方面，有研討者發現氧使用率隨曝氣量的添加而減小，本實驗也發現了相似狀況。這是因為在必定水深下，曝氣量較小時添加了氣泡在水中的停留時刻，氣液觸摸時刻延伸;曝氣量較大時對水體擾動較強，大部分氧氣未有效使用，終究以氣泡方法從水面釋放到空氣中。本實驗得出的氧使用率與文獻比較不高，可能是反應器高度不行，很多氧氣未與水體觸摸便逸出，下降了氧使用率。

　　理論動力功率(E)隨曝氣量的改變狀況見圖 3。

 圖 3 理論動力功率與曝氣量的聯系

　　由圖 3可知，理論動力功率隨曝氣量的添加逐步下降。這是因為在必定水深條件下，跟著曝氣量的添加，規范氧搬運速率添加，但鼓風機耗費的有用功添加量比規范氧搬運速率的添加量更顯著，因而在實驗調查的曝氣量范圍內，理論動力功率隨曝氣量的添加而減小。結合圖 2和圖 3的改變趨勢，能夠發現曝氣量為0.5 m3/h時的充氧功能最佳。杭州桂冠環?？萍加邢薰荆╳ww.002499.cn）專業出產水處理設備，過濾器的制造廠家。

　　2.3 孔徑對充氧功能的影響

　　孔徑對氣泡的構成有很大影響，孔徑越大，氣泡的尺度越大〔11〕。氣泡對充氧功能的影響首要表現在兩個方面：一是單個氣泡越小，全體氣泡的比表面積越大，氣液間傳質觸摸面積越大，越有利于氧氣的搬運;二是氣泡越大，對水體的攪動作用越強，氣液之間混合越快，充氧作用越好。往往榜首點在傳質進程中起首要作用。實驗將曝氣量設定為0.5 m3/h，調查孔徑對KLa和氧使用率的影響，見圖 4。

 圖 4 KLa和氧使用率隨孔徑的改變曲線

　　由圖 4可知，KLa和氧使用率均隨孔徑的添加而減小。相同的水深和曝氣量條件下，50 μm孔徑曝氣器的KLa約是1 000 μm孔徑曝氣器的3倍。因而當曝氣器裝置水深必守時，孔徑越小的曝氣器充氧才能和氧使用率越大。杭州桂冠環?？萍加邢薰荆╳ww.002499.cn）專業出產水處理設備，過濾器的制造廠家。

　　理論動力功率隨孔徑的改變狀況見圖 5。

 圖 5 理論動力功率與孔徑的聯系

　　由圖 5可知，理論動力功率隨孔徑的添加呈先增大后減小的趨勢。這是因為一方面小孔徑曝氣器具有較大的KLa和充氧才能，有利于充氧的進行。另一方面，必定水深下阻力丟失隨孔徑的減小而增大〔12〕。當孔徑減小對阻力丟失的促進作用大于氧傳質作用時，理論動力功率就會隨孔徑的減小而下降。因而孔徑較小時理論動力功率會隨孔徑增大而增大，并于孔徑200 μm處到達最大值1.91 kg/(kW·h);當孔徑>200 μm時，阻力丟失在曝氣進程中不復興主導作用，KLa和充氧才能會跟著曝氣器孔徑的添加而減小，因而理論動力功率呈顯著下降趨勢。杭州桂冠環?？萍加邢薰荆╳ww.002499.cn）專業出產水處理設備，過濾器的制造廠家。

　　2.4 裝置水深對充氧功能的影響

　　曝氣器的裝置水深對曝氣充氧作用有非常顯著的影響。實驗研討方針是2 m以下的淺水河道。已有的研討首要重視曝氣器的浸沒水深(即曝氣器裝置于池底部，經過添加水量的方法來添加水深)，實驗首要針對曝氣器的裝置水深(即水池的水量堅持不變，經過調節曝氣器的裝置高度找到曝氣作用最佳的水深)，KLa和氧使用率隨水深的改變狀況見圖 6。

 圖 6 K_La和氧使用率隨水深的改變曲線

　　圖 6標明，跟著水深的添加，KLa和氧使用率均呈顯著的增大趨勢，KLa在水深0.8 m處和水深2 m處相差4倍多。這是因為水深越大，氣泡在水體中的停留時刻越長，氣液觸摸時刻就越長，氧傳質作用越好。因而，曝氣器裝置越深越有利于充氧才能和氧使用率的進步。但裝置水深添加的一起阻力丟失也會添加，為了戰勝阻力丟失，就必須添加曝氣量，這勢必會導致能耗和運行本錢的添加。因而，為了得到最佳裝置水深，有必要對理論動力功率與水深的聯系進行評價，見表 1。

　　表 1顯現，裝置水深為0.8 m時理論動力功率極低，只要0.5 kg/(kW·h)，因而不宜選用淺水曝氣。裝置水深為1.1~1.5 m范圍內，因為充氧才能顯著添加，而曝氣器所受到的阻力作用作用不顯著，因而理論動力功率快速添加。跟著水深進一步添加到1.8 m，阻力丟失對充氧功能的影響越來越大，導致理論動力功率的添加趨于平緩，但依舊出現添加趨勢，且于裝置水深為2 m時，理論動力功率到達最大1.97 kg/(kW·h)。因而，對于 < 2 m的河道，為使充氧功能最佳，宜選用底部曝氣的方法。杭州桂冠環?？萍加邢薰荆╳ww.002499.cn）專業出產水處理設備，過濾器的制造廠家。

　　3 定論

　　使用靜態非穩態法進行微孔曝氣清水充氧實驗，在實驗水深(< 2 m)和孔徑(50~1 000 μm)條件下，氧總傳質系數KLa和氧使用率隨裝置水深的增大而增大;隨孔徑的增大而減小。在曝氣量從0.5 m3/h添加到3 m3/h的進程中，氧總傳質系數和充氧才能逐步增大，氧使用率減小。

　　理論動力功率是僅有的效能方針。在實驗條件下，理論動力功率隨曝氣量和裝置水深的添加而增大，隨孔徑的添加先增大后減小。裝置水深和孔徑要合理組合才能使充氧功能到達最佳，一般狀況下，水深越大選用的曝氣器孔徑越大。杭州桂冠環?？萍加邢薰荆╳ww.002499.cn）專業出產水處理設備，過濾器的制造廠家。

　　實驗成果標明不宜選用淺水曝氣。在裝置水深為2 m處，選用0.5 m3/h的曝氣量和200 μm孔徑的曝氣器能夠使理論動力功率到達最大值1.97 kg/(kW·h)。

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