【文章內(nèi)容簡介】 ；了解掌握曝氣設(shè)備清水充氧性能測定的方法；測定幾種不同形式的曝氣設(shè)備氧的總轉(zhuǎn)移系數(shù)，氧利用率η％，動(dòng)力效率等，并進(jìn)行比較。教學(xué)重點(diǎn)測定幾種不同形式的曝氣設(shè)備氧的總轉(zhuǎn)移系數(shù)，氧利用率η％，動(dòng)力效率等，并進(jìn)行比較。教學(xué)難點(diǎn)掌握測定幾種不同形式的曝氣設(shè)備氧的總轉(zhuǎn)移系數(shù)，氧利用率η％，動(dòng)力效率等，并進(jìn)行比較。教學(xué)方法和手段實(shí)驗(yàn)室講授，實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。備注．論述曝氣在生物處理中的作用。 ．曝氣充氧原理及其影響因素是什么？ ．溫度修正、壓力修正系數(shù)的意義如何？如何進(jìn)行公式推導(dǎo)？．曝氣設(shè)備類型、動(dòng)力效率、優(yōu)缺點(diǎn)是什么？．氧總轉(zhuǎn)移系數(shù)的意義是什么？怎樣計(jì)算？ ．曝氣設(shè)備充氧性能指標(biāo)為何均是清水？標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的值是多少？ ．鼓風(fēng)曝氣設(shè)備與機(jī)械曝氣設(shè)備充氧性能指標(biāo)有何不同？教 學(xué) 內(nèi) 容批注一、原理 曝氣是人為地通過一些設(shè)備加速向水中傳遞氧的過程，常用的曝氣設(shè)備分為機(jī)械曝氣與鼓風(fēng)曝氣兩大類，無論哪一種曝氣設(shè)備，其充氧過程均屬傳質(zhì)過程，氧傳遞機(jī)理為雙膜理論，如圖示在氧傳遞過程中，阻力主要來自液膜，氧傳遞基本方程式為： （）式中 ——液體中溶解氧濃度變化速率； －——氧傳質(zhì)推動(dòng)力，／； ——液膜處飽和溶解氧濃度，；—一液相主體中溶解氧濃度，／；——氧總轉(zhuǎn)移系數(shù)；——液膜中氧分子擴(kuò)散系數(shù)； ——液膜厚度 ——?dú)庖簝上嘟佑|面積； ——曝氣液體體積。 由于液膜厚度和液體流態(tài)有關(guān)，而且實(shí)驗(yàn)中無法測定與計(jì)算，同樣氣液接觸面積的大小也無法測定與計(jì)算，故用氧總轉(zhuǎn)移系數(shù)代替。 將式（）積分整理后得曝氣設(shè)備氧總轉(zhuǎn)移系數(shù)計(jì)算式。教 學(xué) 內(nèi) 容批注 ()式中 ——氧總轉(zhuǎn)移系數(shù)?；?； 、——曝氣時(shí)間，； ——曝氣開始時(shí)池內(nèi)溶解氧濃度，＝時(shí)，＝，／； ——曝氣池內(nèi)液體飽和溶解氧值，／； ——曝氣某一時(shí)刻時(shí)，池內(nèi)液體溶解氧濃度，／。 由式中可見，影響氧傳遞速率的因素很多，除了曝氣設(shè)備本身結(jié)構(gòu)尺寸，運(yùn)行條件而外，還與水質(zhì)水溫等有關(guān)。為了進(jìn)行互相比較，以及向設(shè)計(jì)、使用部門提供產(chǎn)品性能，故產(chǎn)品給出的充氧性能均為清水，標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下，即清水（一般多為自來水）一個(gè)大氣壓℃下的充氧性能。常用指標(biāo)有氧總轉(zhuǎn)移系數(shù)充氧能力、動(dòng)力效率和氧利用率η％。二、設(shè)備及用具 ．自吸式射流曝氣清水充氧設(shè)備。見圖 ）曝氣池：以鋼板制成。 ）射流暖氣設(shè)備。噴嘴 ，喉管＝ ，喉管長。 ）水循環(huán)系統(tǒng)，吸水池、塑料泵。 ）計(jì)量裝置：轉(zhuǎn)子流量計(jì)、壓力表、真空表、熱球式測風(fēng)儀。 ）水中溶解氧測定設(shè)備，測定方法詳見水質(zhì)分析（碘量法），或用上海第二分析儀器廠的溶解氧測定儀。）無水亞硫酸鈉、氯化鈷、秒表。三、步驟及記錄．自吸式射流曝氣設(shè)備清水充氧實(shí)驗(yàn)步驟：教 學(xué) 內(nèi) 容批注（）計(jì)算投藥量： （）脫氧劑采用無水亞硫酸鈉。 根據(jù) 則每次投藥量(～)?！凳菫槊撗醢踩〉南禂?shù)。 ()催化劑采用氯化鉆，投加濃度為／，將稱得的藥劑用溫水化開，由池頂?shù)谷顺貎?nèi)，約后，取水樣、測其溶解氧。 （）當(dāng)池內(nèi)水脫氧至零后，打開回水閥門和放氣閥門，向吸水池灌水。 （）關(guān)閉水泵出水閥門，啟動(dòng)水泵，然后，徐徐打開閥門，至池頂壓力表讀數(shù)為為止。 （）開啟水泵后，由觀察孔觀察射流器出口處，當(dāng)有氣泡出現(xiàn)時(shí)，開始計(jì)時(shí)，同時(shí)每隔分鐘（前個(gè)間隔）和分（后幾個(gè)間隔）開始取樣，連續(xù)取個(gè)水樣左右。 （）計(jì)量水量、水壓、風(fēng)速（／）（進(jìn)氣管＝）。 （）觀察曝氣時(shí)喉管內(nèi)現(xiàn)象和池內(nèi)現(xiàn)象。 （）關(guān)閉進(jìn)氣管閘門后，記錄真空表讀數(shù)。 （）關(guān)閉水泵出水閥門，停泵。 ．鼓風(fēng)曝氣清水充氧實(shí)驗(yàn)步驟： （）河柱內(nèi)注人清水至．處時(shí)，測定水中溶解氧值，計(jì)算池內(nèi)溶氧量 （）計(jì)算投藥量。 （）將稱得藥劑用溫水化開由柱頂?shù)谷酥鶅?nèi)，幾分鐘后，測定水中溶解氧值。 （）當(dāng)水中溶解氧為零后，打開空壓機(jī)，向貯氣罐內(nèi)充氣。空壓機(jī)停止運(yùn)行后，打開供氣閥門，開始曝氣，并記錄時(shí)間；同時(shí)每隔一定時(shí)間（）取一次樣，測定溶解氧值，連續(xù)取樣一豆個(gè)；而后，拉長間隔，直至水中溶解氧不再增長（達(dá)到飽和）為止；隨后，關(guān)閉進(jìn)氣閥門。教 學(xué) 內(nèi) 容批注（）實(shí)驗(yàn)中計(jì)量風(fēng)量、風(fēng)壓、室外溫度。并觀察曝氣時(shí)柱內(nèi)現(xiàn)象。 ．平板葉輪表面曝氣清水充氧實(shí)驗(yàn)步驟 （）向池內(nèi)注滿清水，按理論加藥量的倍加入脫氧劑及催化劑。 （）當(dāng)溶解氧測定儀的指針達(dá)到后，開始啟動(dòng)電機(jī)進(jìn)行曝氣，直至池內(nèi)溶解氧達(dá)到穩(wěn)定值為止。 ．記錄 （）自吸式射流曝氣設(shè)備清水充氧記錄見表。 （）化學(xué)滴定法測定水中溶解氧記錄見表。四、成果整理．參數(shù)選用 因清水充氧實(shí)驗(yàn)給出的是標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下氧總轉(zhuǎn)移系數(shù)。，即清水（本次實(shí)驗(yàn)用的是自來水）在一個(gè)大氣壓，℃下的充氧性能，而實(shí)驗(yàn)過程中曝氣充氧的條件并非是一個(gè)大氣壓，℃，但這些條件都對(duì)充氧性能有影響，故引入了壓力、溫度修正系數(shù)。（）溫度修正系數(shù) （）水中飽和溶解氧值的修正 由于水中飽和溶解氧值受其中壓力和所含無機(jī)鹽種類及數(shù)量的影響，所以式（－）中的飽和溶解氧值最好用實(shí)測值，即曝氣池內(nèi)的溶解氧達(dá)到穩(wěn)定時(shí)的數(shù)值。另外也可以用理論公式對(duì)飽和溶解氧標(biāo)準(zhǔn)值進(jìn)行修正。 ．氧總轉(zhuǎn)移系數(shù) 氧總轉(zhuǎn)移系數(shù)是指在單位傳質(zhì)推動(dòng)力的作用下，在單位時(shí)間、向單位曝氣液體中所充入的氧量。它的倒數(shù)單位是時(shí)間，表示將滿池水從溶解氧為零充到飽和值時(shí)所用時(shí)間，因此是反映氧傳遞速率的一個(gè)重要指標(biāo)。教 學(xué) 內(nèi) 容批注．充氧能力 充氧能力是反映曝氣設(shè)備在單位時(shí)間內(nèi)向單位液體中充入的氧量。．動(dòng)力效率 ()是指曝氣設(shè)備每消耗一度電時(shí)轉(zhuǎn)移到曝氣液體的氧量。由此可見，動(dòng)力效率將曝氣供氧與所消耗的動(dòng)力聯(lián)系在一起，是一個(gè)具有經(jīng)濟(jì)價(jià)值的指標(biāo)，它的高低將影響到活性污泥處理廠（站）的運(yùn)行費(fèi)用。．氧的利用率 污水充氧修正系數(shù)α、β值的測定一、原理由于氧的轉(zhuǎn)移受到水中溶解有機(jī)物、無機(jī)物等的影響，造成同一曝氣設(shè)備在同樣曝氣條件下清水與污水中氧的轉(zhuǎn)移速率不同，水中氧的飽和濃度不同，而曝氣設(shè)備充氧性能指標(biāo)又均為清水中之值，為此引人修正系數(shù)α、β值。 （） （） 式中 、——在曝氣設(shè)備相同的條件下，污水和清水中暖氣充氧肘氧總轉(zhuǎn)移系數(shù)，或；、——曝氣設(shè)備向污水中充氧時(shí)水中氧的飽和濃度值，同溫度下清水中氧飽和濃度理論值，／。教 學(xué) 內(nèi) 容批注由此可知，α、β的測定實(shí)際上就是分別測定同一曝氣設(shè)備在清水和污水中充氧的氧總轉(zhuǎn)移系數(shù)及飽和溶解氧值。二、設(shè)備及用具 ．曝氣罐：有機(jī)玻璃內(nèi)徑，容積，內(nèi)設(shè)工字形布?xì)夤?，孔徑，熱電偶測溫計(jì)，攪拌葉片，溶解氧測定儀探頭等。 ．儀器控制箱：裝有溶解氧測定儀（上海第分析儀器廠－型）轉(zhuǎn)子流量計(jì)，電壓表（控制葉片轉(zhuǎn)速），溫度表、可控硅電壓調(diào)整器（控制恒溫裝置）等。溶解氧記錄儀。 ．小型空氣壓縮機(jī)。三、步驟及記錄．方法 采用間歇非穩(wěn)態(tài)的測試法。這是一種較為普遍、簡單的實(shí)驗(yàn)方法。．步驟 α值測定步驟 （）自來水、初次沉淀池進(jìn)水、出水、二次沉淀池出水的測試。 ）預(yù)熱溶解氧測定儀一小時(shí)，調(diào)整溶解氧儀零度、滿度。 ）向曝氣罐內(nèi)投加待測曝氣液體。 ）測定液體溶解氧值并計(jì)算投加無水亞硫酸鈉和氨化鉆的數(shù)量，以消除水中溶解氧。 ）調(diào)節(jié)葉片轉(zhuǎn)速以滿足溶解氧探頭所需流速，而后開動(dòng)風(fēng)機(jī)，充氧，由轉(zhuǎn)子流量計(jì)調(diào)整所需風(fēng)量。打開記錄儀開關(guān)。 ）當(dāng)溶解氧測定儀指針從零點(diǎn)啟動(dòng)，開始計(jì)時(shí)，至溶解氧達(dá)飽和指針穩(wěn)定不動(dòng)為止。 （）曝氣池內(nèi)混和液的測試 ）預(yù)熱溶解氧測定儀一小時(shí)。 教 學(xué) 內(nèi) 容批注）加入待測液體。 ）開動(dòng)風(fēng)機(jī)，曝氣至溶解氧達(dá)飽和穩(wěn)定止。、實(shí)驗(yàn)記錄本處只給出混合液無溶解氧記錄儀時(shí)的測試記錄，見表，四、成果整理．利用清水充氧計(jì)算方法，分別計(jì)算自來水、初次沉淀池進(jìn)、出水，二次沉淀池出水的與值。．計(jì)算混合液中曝氣時(shí)的及值。 （）以時(shí)間為橫坐標(biāo)，溶解氧值為縱坐標(biāo)，將關(guān)閉風(fēng)機(jī)后罐內(nèi)溶解氧值與相應(yīng)時(shí)間—一點(diǎn)繪，如圖（）示，直線斜率為值。 （）將再次曝氣后，各不同時(shí)間和相應(yīng)溶解氧值點(diǎn)繪在上圖中，如圖（）并用作圖法求定曲線上各點(diǎn)的切線斜率值，最少個(gè)點(diǎn)以上。 （）以為橫坐標(biāo)，以為縱坐標(biāo)繪圖，直線斜率即為，縱軸截距即為值，如圖示。．根據(jù)清水充氧求得的，和各水樣充氧求得的值，可求得。 南陽師范學(xué)院課時(shí)教學(xué)計(jì)劃章節(jié)第五章課題混凝實(shí)驗(yàn)計(jì)劃課時(shí)數(shù) 授課班級(jí)及教學(xué)目的掌握某水樣的最佳投藥量；觀察礬花的形成過程及混凝沉淀效果。教學(xué)重點(diǎn)某水樣的最佳投藥量；觀察礬花的形成過程及混凝沉淀效果教學(xué)難點(diǎn)某水樣的最佳投藥量教學(xué)方法和手段實(shí)驗(yàn)室講授，實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。備注．根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果以及實(shí)驗(yàn)中所觀察到的現(xiàn)象，簡述影響混凝的幾個(gè)主要因素。．為什么最大投藥量時(shí)，混凝效果不一定好。．測量攪拌機(jī)攪拌葉片尺寸，計(jì)算中速、慢速攪拌時(shí)的值及值。計(jì)算整個(gè)反應(yīng)器的平均值。教 學(xué) 內(nèi) 容批注一、原理 水中的膠體顆粒，主要是帶負(fù)電的粘土顆粒。膠粒間的靜電斥力，膠粒的布朗運(yùn)動(dòng)及膠粒表面的水化作用，使得膠粘具有分散穩(wěn)定性，三者中以靜電斥力影響最大。向水中投加混凝劑能提供大量的正離子，壓縮膠團(tuán)的擴(kuò)散層，使ξ電位降低，靜電斥力減小。此時(shí)，布朗運(yùn)動(dòng)由穩(wěn)定因素轉(zhuǎn)變?yōu)椴环€(wěn)定因素，也有利于膠粒的吸附凝聚。有些水化膜的存在決定于雙電層狀態(tài)，投加混凝劑降低ξ電位。有可能使水化作用減弱?；炷齽┧夂笮纬傻母叻肿游镔|(zhì)或直接加入水中的高分子物質(zhì)一般具有鏈狀結(jié)構(gòu)在膠粒與膠粒間起吸附架橋作用，即使ξ電位沒有降低或降低不多，膠粒不能相互接觸，通過高分子鏈狀物吸附膠粒，也能形成絮凝體?；旌虾头磻?yīng)均需消耗能量，而速度梯度值能反映單位時(shí)間單位體積水耗能值的大小，混合的值應(yīng)大于～，時(shí)間一般不超過，值大時(shí)混合時(shí)間宜短。水泵混合是一種較好的混合方式，本實(shí)驗(yàn)水量小便可采用機(jī)械攪拌混合。由于粒徑大的礬花抗剪強(qiáng)度低，易破碎，而值與水流剪力成正比，故反應(yīng)開始至反應(yīng)結(jié)束，隨著礬花逐漸增大，值宜逐漸減小。從理論上講反應(yīng)開始時(shí)的值宜接近混合設(shè)備出口的值，反應(yīng)終止時(shí)的值宜接近沉淀設(shè)備進(jìn)口的值，但這樣會(huì)帶來一些問題。例如反應(yīng)設(shè)備構(gòu)造較復(fù)雜，在沉淀設(shè)備前產(chǎn)生沉淀。實(shí)際設(shè)計(jì)中值在反應(yīng)開始時(shí)可采用左右，反應(yīng)結(jié)束時(shí)可采用 左右。整個(gè)反應(yīng)設(shè)備的平均值約為～ ，反應(yīng)時(shí)間約～，本實(shí)驗(yàn)采用機(jī)械攪拌反應(yīng)，值及反應(yīng)時(shí)間值（以秒計(jì)）應(yīng)符合上述要求。近年來出現(xiàn)若干高效反應(yīng)設(shè)備，由于能量利用率高，反應(yīng)時(shí)間比短?；旌匣蚍磻?yīng)的速度梯度值 教 學(xué) 內(nèi) 容批注式中 ——混合或反應(yīng)設(shè)備中水流所耗功率；／； ——混合或反應(yīng)設(shè)備中水的體積，；μ——水的動(dòng)力粘度，／ 。二、設(shè)備及用具1． 無極調(diào)速六聯(lián)攪拌機(jī)臺(tái)，如圖。2． 燒杯個(gè)。 ．燒杯個(gè)。．注射器個(gè)，移取沉淀水上清液。．洗耳球 個(gè)，配合移液管移藥用。 ．移液管根。 ．移液管根。 ．移液管根。 ．溫度計(jì)個(gè)、測水溫用。 ．秒表塊測轉(zhuǎn)速用。 ．量筒 個(gè)。量原水體積。 ．％濃度硫酸鋁（或其它混凝劑）溶液 瓶。 ．－型酸度計(jì) 臺(tái)。．－型光電式渾濁度儀 臺(tái)。三、步驟及記錄 ．測原水水溫、渾濁度及。 ．用量簡量取個(gè)水樣至個(gè)燒杯中。 ．設(shè)最小投藥量和最大投藥量，利用均分法確定第一組實(shí)驗(yàn)其它四個(gè)水樣的混凝劑投加量。 ．將第一組水樣置于攪拌機(jī)中，開動(dòng)機(jī)器，調(diào)整轉(zhuǎn)速，中速運(yùn)轉(zhuǎn)數(shù)分鐘，同時(shí)將計(jì)算好的投藥量，用移液管分別移取至加藥試管中。加藥試管中藥液少時(shí)，可摻入蒸餾水，以減小藥液殘留在試管上產(chǎn)生的誤差。教 學(xué) 內(nèi) 容批注．將攪拌機(jī)快速運(yùn)轉(zhuǎn)（例如—轉(zhuǎn)／分，但不要超過攪拌機(jī)的最高允許轉(zhuǎn)速），待轉(zhuǎn)速穩(wěn)定后，將藥液加入水樣燒杯中，同時(shí)開始記時(shí)，快速攪拌秒鐘。 ．秒鐘后，迅速將轉(zhuǎn)速調(diào)到中速運(yùn)轉(zhuǎn)（例如轉(zhuǎn)／分）。然后用少量（數(shù)毫升）蒸餾水洗加藥試管，并將這些水加到水樣杯中。攪拌分鐘后，迅速將轉(zhuǎn)速調(diào)至慢速（例如轉(zhuǎn)／分）攪拌分鐘。．?dāng)嚢柽^程中，注意觀察并記錄帆花形成的過程、帆花外觀、大小、密實(shí)程度等，并記錄。四、成果整理