清水曝气充氧实验：测定清水曝气设备氧转移效率及动力效率

（一）实验目的

（1）测定曝气设备（扩散器）氧总转移系数K_La值。

（2）加深理解曝气充氧机理及影响因素。

（3）了解掌握曝气设备清水充氧性能的测定方法，评价氧转移效率E_A和动力效率E_P。

（二）实验原理

活性污泥法是采取一定的人工措施创造适宜的条件，强化活性污泥微生物的新陈代谢作用，加速污水中有机物降解的生物处理技术。这里所指的重要的人工措施主要为了实现两个目的：①向活性污泥反应器——曝气池中提供足够的溶解氧，以保证活性污泥微生物生化作用所需氧；②使反应器中的活性污泥与污水充分混合，保持池内微生物、有机物、溶解氧，即泥、水、气三者充分混合。在实际工程中这两个目的就是通过曝气这一手段实现的。

曝气是人为通过一些设备加速向水中传递氧的过程，常用的曝气设备分为机械曝气与鼓风曝气两大类，无论哪种曝气设备，其充氧过程均属传质过程，氧传递机理为双膜理论。实验是采用非稳态测试方法，即注满所需水后，将待曝气之水以亚硫酸钠为脱氧剂，氯化钻为催化剂脱氧至零后开始曝气，液体中溶解氧浓度逐渐提高，液体中溶解氧的浓度C是时间t的函数，曝气后每隔一定时间t取曝气水样，测水中的溶解氧浓度，从而利用下式计算K_La。

根据氧转移基本方程式积分整理后所得到的氧总转移系数：

或以为纵坐标，以时间t为横坐标，如下式所示：

半对数纸上绘图，所得直线斜率为

式中 K_La——氧总转移系数，L/h

t——曝气时间，h

c_s——饱和溶解氧浓度

c₀——曝气池内初始溶解氧浓度，本实验中t=0时，c₀=0

c_t——曝气某时刻t，池内液体溶解氧浓度，mg/L

（三）实验装置及材料

（1）直径150mm有机玻璃柱1套（图2-17）。

（2）扩散器。

（3）转子流量计。

（4）秒表、压力表、真空表。

（5）空压机、贮气罐。

（6）溶解氧测定仪。

图2-17 曝气充氧装置图(www.xing528.com)

1—进水泵 2—进水阀 3—沉淀柱 4—曝气盘 5—排水阀 6—配水箱

（四）实验步骤及记录

（1）关闭所有开关，向曝气池内注入清水（自来水）至1.9m，测定水中的溶解氧饱和值c_s，计算池内氧总量G=c_s·V（mg），。

（2）计算投药量

①脱氧剂采用结晶亚硫酸钠

投药量g=（1.1-1.5）×8G（mg），1.5为安全系数。

②催化剂采用氯化钴，投加浓度0.1mg/L，总量为0.1×V=m（mg）；

将所称药剂用温水溶解，由筒顶倒入进行小量曝气20s，使其混合反应10min后取水样测溶解氧DO。

（3）当水样脱氧至零后，开始正常曝气，计时每隔n分钟取样一次，也可3min、5min、7min、9min、11min、13min、15min取样在现场测定DO值（溶解氧测定仪，碘量法均可），直至DO为95%的饱和值为止。

（4）同时计量空气流量、温度、压力、水温等。

（五）注意事项

（1）加药时，将脱氧剂与催化剂用温水化开后从柱顶均匀加入。

（2）实测饱和溶解氧值，一定要在溶解氧值稳定后进行。

（六）实验数据与结果整理

（1）根据表2-17求K_La。

表2-17 曝气量记录

（2）利用坐标纸以ln（c_s-c₀）/（c_s-c_t）为纵坐标，t-t₀为横坐标，绘图求K_La。氧总转移系数K_La计算表见表2-18。

表2-18 氧总转移系数K_La计算表

（七）思考题

（1）曝气在生物处理中的作用。

（2）氧总转移系数K_La的意义是什么？