曝气原理与设备课件
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第四节 曝气的原理、方法与设备
曝气的原理； 曝气系统的设计计算； 主要的曝气设备
曝气原理与设备课件
有关曝气、供氧的基本概念
• 曝气作用：供氧、搅拌 • 曝气方式：
1. 鼓风曝气系统 2. 机械曝气装置（纵轴表面曝气机、横轴表面曝气器） 3. 鼓风+机械曝气系统 • 曝气的原理与过程：需氧、供氧、曝气（供气） ；
➢ 标准氧转移速率——指脱氧清水在20C和标准大气压条
件下测得的氧转移速率，一般以R0表示（kgO2/h）；
do
dt
KLa(2
0)so
➢ 实际氧转移速率——以城市废水或工业废水（实际水质）
为研究对象，按当地实际情况（指水温、气压等）进行
测定，所得到的是氧转移速率，以R表示，单位为
kgO2/h。即：
实际大气压与曝气头安装水深
结论：氧的实际转移量等于活性污泥需氧量
RO2 意义：如果已知活性污泥微生物需氧量O2，
也就知道了曝气氧原的理与实设备际课件需要的氧转移量。
2、氧转移速率和供气量的计算：
2.1 氧转移速率的计算
标准条件下，转移到脱氧清水的总氧量（R0）：
R 0 d d 0 V t K L ( 2 ) a 0 s( 2 m ) 0 0 V K L ( 2 ) a C 0 s( 2 m ) V 0
do
dt
KgV A(s oo)
ddtoKLa(soo)
KLa：氧总转移系数，此值表示在曝气过程中氧的总转移性， 当传递过程中阻力大，则KLa值低，反之则KLa值高。
➢ 当混合液中氧的浓度为零时，由于具有最大的推动力，因 此氧的转移速率最大。
将上式进行积分，可求得总转移系数KLa ：
KLa曝2气.3原t理2与1 设t1 备课l件gS S0 0
式中：Ot——从曝气池逸出气体中含氧量的百分率，%；
Ot 72 92 11 11E AE A
EA——氧利用率，是指通过鼓风曝气系统转移到混合液中的氧量占总供 氧量的百分比（%），一般在6%12%之间；
P bP9.8130H
P——曝气池水面的大气压力，P＝1.013×105 Pa；
Pb——安装曝气装置处的绝曝气对原压理力与设；备课件
影响饱和溶解氧浓度Cs 水温升高， ρs0值会下降;
反之，则升高。
水温对氧转移速率有两种相反的曝影气原响理，与总设备的课来件 说，水温降低有利于氧转移
影响氧转移的主要因素
氧分压 ：影响饱和溶解氧浓度ρs0
气压降低，饱和溶解氧也随之下降，反之则提高。因此，在气
压不是标准大气压的地区， ρs0值应乘以压力修正系数ρ
ρs0 ——氧在界面上的饱和溶解氧浓度； ρ0 ——氧在溶液中的实际溶解氧浓度。 dm=Vdρ0（V：液相主体的容积），则上式可改写成：
do
dt
KgV A(s oo)
式中：dρ0/dt——液相主体曝气中原溶理与解设备氧课浓件 度变化速度，氧转移 速度kgO2/m3 h；
通常KgA/V项用KLa（总转移系数）来代替，由此上式变为：
2 1
影响氧转移的主要因素 ddtoKLa(soo)
• 水质
影响氧总转移系数KLa KLaw KLa = 0.8 0.9
影响饱和溶解氧浓度ρs0
sw
s0
0.90.97
修正系数、 值，可通过对清水、特定污水的曝气充 氧试验予以测定。
水温
影响氧总转移系数KLa K L(T a)K L(2 a)0 1 .02 T 24 0
标准供氧量与实际供氧量
曝气原理与设备课件
曝气原理与设备课件
一、曝气原理
——双膜理论
曝气原理与设备课件
氧的分压梯度 氧的浓度梯度
双膜理论：污水生物处理领域中广泛应用的气 体传递理论。这一理论的基本点可归纳如下： 在曝气过程中，氧分子通过气、液界面由气相 转移到液相的过程中 （1）在气、液两相接触 的界面两侧存在着处于层流的气膜和液膜，在 其外侧分别是气相和液相的主体（紊流）。（2） 在气、液两相中，不存在传质阻力，气体分子 从气相主体传递到液相主体的阻力，主要存在 于气膜和液膜中。（3）在气膜中存在氧的分压 梯度，液膜中存在氧的浓度梯度，都是氧转移 的推动力。（4）气膜中氧分子的传递动力很小， 界面处的溶解氧浓度值是氧分压为p条件下的饱 和浓度值。（5）氧难溶于水，因此氧转移主要 阻力主要来自液膜，O2通过液膜的转移速率是 氧扩散转移全过程的控制速率。
曝气原理与设备课件
氧转移过程中的传递速率认为主要是界面上的饱和溶解氧浓度值(ρs0 ) 与液相主体中的溶解氧浓度值(ρ0 )之差。
在废水生物处理系统中，氧的传递速率可用下式表示：
ddm t KgA(soo)
式中：dm/dt——氧传递速率，kgO2/h； Kg ——氧分子在液膜中的扩散系数； A ——气、液两相接触界面面积；
H——曝气装置距水面的距离，m。
2.氧转移速率和供气量的计算
2.1 氧转移速率的计算
➢ 在稳定条件下，曝气池中氧的实际转移速率应等于活
性污泥微生物的需氧速率Rr(
Rr
O)，2 即
V
d0
dt
Rr
d0 O2
dt V
d d 0 • V t K L 2 a ( 0 s m T 0 ) 1 . 0 T 2 2 • 4 V 0 O 2
实际水温
实际的废水水质
d d 0 t K L2 a 0 曝(气原理与s设T 0 备课 件 0 ) 1 .02 T 2 4 0
压力、 气量
空气 O221% N279%
曝气设备： 标准状态下 供气量、阻力
曝气的原理与过程
O2<21% N2=79%
需氧: O 2a'QrS b'VX v
DO=1~2mg/L
s(P)s(76 )10 .0P 1 13 50s(76 )•0
综合水质、水温以及分压因素的影响，氧转移速率的表 达式为：
d d 0 t K L2 a 0 (sT 0 0 ) 1 .02 T 2 4 0 曝气原理与设备课件
二、鼓风曝气系统的计算
➢ 氧的利用率（EA）：又称氧转移效率，是指通过鼓风曝气系 统转移到混合液中的氧量占总供氧量的百分比（%）。
CO2/H2O
细胞活
DO
性污泥
来自百度文库
气泡
BOD
供氧：双膜理论
曝气：供气(实际废水)
曝气原理与设备课件
1. 鼓风曝气系统中平均饱和溶解氧（ρsm）的计算
• 由于鼓风曝气装置安装在池底，池内的ρs0值以空气扩散装 置出口和曝气池表面两处饱和溶解氧浓度的平均值ρsm计算，
即：
sm 1 2s1s21 2s0O 2t 11.0P 1 b 1350
曝气的原理； 曝气系统的设计计算； 主要的曝气设备
曝气原理与设备课件
有关曝气、供氧的基本概念
• 曝气作用：供氧、搅拌 • 曝气方式：
1. 鼓风曝气系统 2. 机械曝气装置（纵轴表面曝气机、横轴表面曝气器） 3. 鼓风+机械曝气系统 • 曝气的原理与过程：需氧、供氧、曝气（供气） ；
➢ 标准氧转移速率——指脱氧清水在20C和标准大气压条
件下测得的氧转移速率，一般以R0表示（kgO2/h）；
do
dt
KLa(2
0)so
➢ 实际氧转移速率——以城市废水或工业废水（实际水质）
为研究对象，按当地实际情况（指水温、气压等）进行
测定，所得到的是氧转移速率，以R表示，单位为
kgO2/h。即：
实际大气压与曝气头安装水深
结论：氧的实际转移量等于活性污泥需氧量
RO2 意义：如果已知活性污泥微生物需氧量O2，
也就知道了曝气氧原的理与实设备际课件需要的氧转移量。
2、氧转移速率和供气量的计算：
2.1 氧转移速率的计算
标准条件下，转移到脱氧清水的总氧量（R0）：
R 0 d d 0 V t K L ( 2 ) a 0 s( 2 m ) 0 0 V K L ( 2 ) a C 0 s( 2 m ) V 0
do
dt
KgV A(s oo)
ddtoKLa(soo)
KLa：氧总转移系数，此值表示在曝气过程中氧的总转移性， 当传递过程中阻力大，则KLa值低，反之则KLa值高。
➢ 当混合液中氧的浓度为零时，由于具有最大的推动力，因 此氧的转移速率最大。
将上式进行积分，可求得总转移系数KLa ：
KLa曝2气.3原t理2与1 设t1 备课l件gS S0 0
式中：Ot——从曝气池逸出气体中含氧量的百分率，%；
Ot 72 92 11 11E AE A
EA——氧利用率，是指通过鼓风曝气系统转移到混合液中的氧量占总供 氧量的百分比（%），一般在6%12%之间；
P bP9.8130H
P——曝气池水面的大气压力，P＝1.013×105 Pa；
Pb——安装曝气装置处的绝曝气对原压理力与设；备课件
影响饱和溶解氧浓度Cs 水温升高， ρs0值会下降;
反之，则升高。
水温对氧转移速率有两种相反的曝影气原响理，与总设备的课来件 说，水温降低有利于氧转移
影响氧转移的主要因素
氧分压 ：影响饱和溶解氧浓度ρs0
气压降低，饱和溶解氧也随之下降，反之则提高。因此，在气
压不是标准大气压的地区， ρs0值应乘以压力修正系数ρ
ρs0 ——氧在界面上的饱和溶解氧浓度； ρ0 ——氧在溶液中的实际溶解氧浓度。 dm=Vdρ0（V：液相主体的容积），则上式可改写成：
do
dt
KgV A(s oo)
式中：dρ0/dt——液相主体曝气中原溶理与解设备氧课浓件 度变化速度，氧转移 速度kgO2/m3 h；
通常KgA/V项用KLa（总转移系数）来代替，由此上式变为：
2 1
影响氧转移的主要因素 ddtoKLa(soo)
• 水质
影响氧总转移系数KLa KLaw KLa = 0.8 0.9
影响饱和溶解氧浓度ρs0
sw
s0
0.90.97
修正系数、 值，可通过对清水、特定污水的曝气充 氧试验予以测定。
水温
影响氧总转移系数KLa K L(T a)K L(2 a)0 1 .02 T 24 0
标准供氧量与实际供氧量
曝气原理与设备课件
曝气原理与设备课件
一、曝气原理
——双膜理论
曝气原理与设备课件
氧的分压梯度 氧的浓度梯度
双膜理论：污水生物处理领域中广泛应用的气 体传递理论。这一理论的基本点可归纳如下： 在曝气过程中，氧分子通过气、液界面由气相 转移到液相的过程中 （1）在气、液两相接触 的界面两侧存在着处于层流的气膜和液膜，在 其外侧分别是气相和液相的主体（紊流）。（2） 在气、液两相中，不存在传质阻力，气体分子 从气相主体传递到液相主体的阻力，主要存在 于气膜和液膜中。（3）在气膜中存在氧的分压 梯度，液膜中存在氧的浓度梯度，都是氧转移 的推动力。（4）气膜中氧分子的传递动力很小， 界面处的溶解氧浓度值是氧分压为p条件下的饱 和浓度值。（5）氧难溶于水，因此氧转移主要 阻力主要来自液膜，O2通过液膜的转移速率是 氧扩散转移全过程的控制速率。
曝气原理与设备课件
氧转移过程中的传递速率认为主要是界面上的饱和溶解氧浓度值(ρs0 ) 与液相主体中的溶解氧浓度值(ρ0 )之差。
在废水生物处理系统中，氧的传递速率可用下式表示：
ddm t KgA(soo)
式中：dm/dt——氧传递速率，kgO2/h； Kg ——氧分子在液膜中的扩散系数； A ——气、液两相接触界面面积；
H——曝气装置距水面的距离，m。
2.氧转移速率和供气量的计算
2.1 氧转移速率的计算
➢ 在稳定条件下，曝气池中氧的实际转移速率应等于活
性污泥微生物的需氧速率Rr(
Rr
O)，2 即
V
d0
dt
Rr
d0 O2
dt V
d d 0 • V t K L 2 a ( 0 s m T 0 ) 1 . 0 T 2 2 • 4 V 0 O 2
实际水温
实际的废水水质
d d 0 t K L2 a 0 曝(气原理与s设T 0 备课 件 0 ) 1 .02 T 2 4 0
压力、 气量
空气 O221% N279%
曝气设备： 标准状态下 供气量、阻力
曝气的原理与过程
O2<21% N2=79%
需氧: O 2a'QrS b'VX v
DO=1~2mg/L
s(P)s(76 )10 .0P 1 13 50s(76 )•0
综合水质、水温以及分压因素的影响，氧转移速率的表 达式为：
d d 0 t K L2 a 0 (sT 0 0 ) 1 .02 T 2 4 0 曝气原理与设备课件
二、鼓风曝气系统的计算
➢ 氧的利用率（EA）：又称氧转移效率，是指通过鼓风曝气系 统转移到混合液中的氧量占总供氧量的百分比（%）。
CO2/H2O
细胞活
DO
性污泥
来自百度文库
气泡
BOD
供氧：双膜理论
曝气：供气(实际废水)
曝气原理与设备课件
1. 鼓风曝气系统中平均饱和溶解氧（ρsm）的计算
• 由于鼓风曝气装置安装在池底，池内的ρs0值以空气扩散装 置出口和曝气池表面两处饱和溶解氧浓度的平均值ρsm计算，
即：
sm 1 2s1s21 2s0O 2t 11.0P 1 b 1350