曝气设备的氧转移效率

从某污水处理厂技术改造失败的教训入手 ,深入分析了曝气设备各指标间的关系 ,区分了设备的效能指标与规格指标 ,探讨了曝气设备选择上的困惑 ,估算了曝气设备选择不当可能造成的经济损失 ,提出了如下观点 :动力效率是曝气设备唯一的效能指标 ,应大力推广动力效率高的设备 ,坚决淘汰动力效率低的设备 ;充氧能力和氧转移效率是规格指标 ;在评价曝气设备性能、选择曝气设备类型时 。

实际氧转移效率测定方法探讨及工程验证

为探究污水处理系统曝气设备实际氧转移效率(AOTE)与标态氧转移效率(SOTE)之间的关系及适用条件,建立了AOTE与SOTE的关系模型,探讨了传统SOTE测定方法的局限性,提出了用改进的气体分压法和需氧量核算法测定AOTE.并在微污染水、市政污水两个实际工程项目中进行了验证,同步分析了悬浮载体存在时对SOTE的影响。结果表明.AOTE相比SOTE更适合作为不同水质、不同工艺氧转移效率的评价指标,建议采用气体分压法测定并通过AOR加以校对。气体分压法测定应根据测定区功能及环境条件,合理选择是否忽略二氧化碳,水蒸气影响。对于市政污水,忽略二氧化碳影响会带来约10%的测定误差。微污染水实际氧转移效率低于市政污水,主要受环境影响因子(E_(B))较低所致;穿孔曝气系统结合悬浮载体可提高系统标态氧转移效率至4.0%/m以上.达到与微孔曝气接近的水平,提高穿孔曝气系统的悬浮载体填充率可增加SOTE。悬浮载体的投加通过气泡切割和延长气液接触时间提高了SOTE。对于MBBR工艺,悬浮载体均匀流化是确保该工艺正常运行、良好传质的关键。

一种尾气法氧转移效率分析仪

基于尾气法的氧转移效率分析仪是一种实时测量氧转移效率(OTE)的便携式分析仪,可用于监测微孔曝气器的性能,进而达到降低能源成本的目的。用一个或多个漂浮在曝气池的罩子收集尾气,对其进行气体分析,便可以得到水池中的局部的氧转移效率,无须干扰曝气过程。并具有防进水保护、自动采集气体、自动校准等功能,可调节气体流量以适用不同曝气场合,便于操作和维护。

曝气量分配和填料填充率对MBBR氧转移效率的影响

针对曝气量分配方式及填料填充率对移动床生物膜反应器(MBBR)氧转移能力的影响问题,以青岛市某污水处理厂的MBBR单元为研究对象,以标准氧转移效率(αSOTE)为评价指标,通过正交试验确定了最优曝气量分配方式;在特定曝气系统阀门开启度工况下,采用尾气法对不同填料填充率(28%、33%、38%、43%)条件下好氧池沿程各测点处的αSOTE进行了连续72 h测试,最后通过整池平均αSOTE指标评价填料填充率对MBBR氧转移能力的影响。结果表明,在高长宽比(2.6∶1)MBBR反应器和高水流行进流速(36 m/h)条件下,当MBBR进水端、中部区域、出水端的曝气量分别采用中气量、低气量、高气量时,可在反应器内形成反向推流流态,避免填料堵塞;同时,在低填料填充率条件下可关闭穿孔曝气,降低曝气强度,节省能耗。随着填料填充率由43%逐渐降低至28%,MBBR整池平均αSOTE可由19.3%提高至30.2%。

水深对曝气过程中氧总转移系数的影响

水处理曝气过程传氧速率的有关计算没有考虑水深对氧总转移系数KLa的影响.经过理论分析,导出了由水深引起的KLa变化的修正系数计算公式.理论计算表明,水深对KLa有较大的影响,从而对传氧速率有较大的影响.这种影响在曝气过程的有关计算中不应忽略不计.为验证水深对KLa的影响,进行了曝气充氧的试验.理论分析的结果与试验结果比较接近,表明可以采用由理论分析得出的公式对KLa修正计算.在曝气深度为2.5-4.5 m的范围内,修正系数的范围为0.78-0.86.

悬浮载体对不同曝气器氧转移特性的影响研究

以中试装置为研究对象,对比曝气器形式、通气量和悬浮载体填充率对曝气设备氧转移特性的影响。结果表明,微孔曝气器标准氧总转移系数(KLas)高于大孔曝气器;微孔与大孔曝气器的KLas随通气量的增加而提高,悬浮载体的增加有助于提高微孔曝气器的KLas,也可显著提高大孔曝气器的KLas。随着通气量增加或载体填充率的增大,微孔曝气器比标准氧转移效率(SSOTE)增大,优化通气量和填充率分别为≤40 m^3/h和≤40%;大孔曝气器的SSOTE显著增加,优化填充率为40%。随着通气量增加,微孔曝气器理论动力效率(Ep)保持不变或降低,且其通气量应≤32 m^3/h;而大孔曝气器Ep显著增加;二者优化填充率均为<40%。

城镇污水处理厂供氧效率和运行能耗监测评估与优化

城镇污水处理是能耗密集型行业,能耗在线监测、定量分析与定向优化是降低运行成本的重要途径。通过智能电表、电量采集器等进行能耗在线采集和定量分析,并采用脱气法监测曝气系统氧转移效率(OTE),结果表明:生化处理段是最大用电工艺单元,其能耗占总能耗的50%以上。曝气、提升、搅拌、紫外消毒等设备用电量占总用电量的90%以上。基于能效评估更换部分曝气设备,优化曝气系统和机械搅拌运行方案,OTE最大值从15%-20%提升至25%-28%,污水处理厂单位电耗从0.38kW·h/m^(3)降至0.30-0.31kW·h/m^(3)。OTE和DO之间关联性较高,CASS工艺曝气周期中,OTE迅速上升并维持在较高水平,随着耗氧污染物的降解,OTE逐渐下降,DO逐渐上升。曝气周期后期,OTE显著降低且DO高于设定值时,可能出现曝气过度。

新型内构件内循环三相流化床氧传递特性的研究

以树脂作为载体,研究了新型内循环三相流化床反应器氧传递速率和氧转移效率的影响因素(载体量、气速、导流挡板及布气器设置的位置).结果表明,当载体量<10%时,三重管、五重管的溶氧性能较好;当载体量>10%时,直管、多重管的溶氧性能更好;当载体量为15%时,随着表观气速的增大,氧传递速率增大,而气速分别在0.022 m/s和0.033m/s时,直管和多重管的氧转移效率达到最大值;底部布气优于其他高度布气;导流挡板的设置增强氧的传递作用.研究结果为反应器的放大及操作条件的优化提供了科学依据.

改进型气升式内环流硝化反应器氧传递特性的研究

在废水处理领域，气升式内环流硝化反应器有着较好的应用前景；但其氧传递性能有待进一步改善。通过调整导流简直径以及导流简内静态混合元件的个数，试验了反应器结构对氧传递特性的影响。研究发现，当导流简直径取5．5cm，并在导流简内安装13个静态混合元件时，这种改进型硝化反应器的氧传递能力显著提高。在表观气速为5．05～23．80cm·s^-1。的条件下，测得氧传递系数为0．151～0．778min^-1，充氧能力为7．84～42．80g O2·h^-1，容积供氧能力为2．00-10．93kg O2·m^-3·d^-1，氧转移效率为39．2％～48．1％，氧转移动力效率为3．2～4．0kg O2·（kW·h）^-1,相对于普通气升式内环流硝化反应器，改进型内环流硝化反应器的氧传递系数、充氧能力、氧转移效率和氧转移动力效率都提高72.5％。根据Higbie渗透模型和Kolmogoroff各向同性理论，建立了氧传递系数与相关参数的关联式，预测值与试验结果相吻合，两者的相对误差为9．15％。

射流曝气-压力式接触氧化塔氧传质特性研究

通过实验考察了不同容积负荷和不同压力下压力式接触氧化塔的COD去除率,并据此推导出反应器的氧转移效率和充氧动力效率.结果表明:容积负荷<18.1 kg/(m3.d)时,其COD去除率可达70%以上;压力增加至0.3 MPa时,COD去除率可增加19%;压力式接触氧化塔氧转移效率随容积负荷的增加而增加;动力效率随压力的增加有所降低,但耗电性能略有降低.

HCR工艺的充氧性能研究

通过紊流变流量清水的曝气试验,研究了HCR反应器的充氧性能,并考察了自制反应器的内径大小、射流量、温度对其性能的影响,得出了影响该反应器氧转移效率的主次因素顺序为:射流量→内筒直径→温度。同时确定出反应器运行的最佳射流量为2.5 m3/h,最佳内径为7 cm,为后续的试验提供了可靠的技术参数。

新型旋流曝气器在不同工况下的投资与运行费用对比分析

曝气装置在微生物处理系统中起着节能降耗的作用。本文中主要针对目前一种新型旋流曝气器进行投资费用和运行费用的分析论证,探索旋流曝气器的最佳运行工况情况。结合旋流曝气器在工程实践中的应用,分析对比旋流曝气器在相同处理规模不同水深的工况下具体的投资和运行费用,分析得出旋流曝气器的最佳应用工况及最佳节能工况,为后续类似工程案例提供参考依据。

进水流量和曝气强度对管式曝气池液相流态及氧传质特性的影响

利用粒子图像测速技术(PIV)和溶解氧在线测试仪对管式曝气池在不同进水流量和不同曝气强度工况下的液相流态和氧传质特性进行了测定。结果表明,管式曝气池在相同曝气强度下,氧转移系数和氧转移效率均随着进水流量的增加而逐渐增加;而在相同进水流量时,氧转移系数和氧转移效率均随曝气强度的增大呈先下降后逐渐上升的趋势。综合考虑理论和实际情况,PIV测量时曝气强度选择0.750m3/h。当进水流量为0.234m^3/h时,管式曝气池上中下3个区域的涡量面积分布最均匀,液相死区最少,说明此时气液两相混合程度最好。因此,管式曝气池的最佳进水流量确定为0.234m^3/h。

推流反应器流速场对微孔曝气充氧能力的影响

文章针对推流式曝气池内水平流速对微孔曝气充氧能力影响问题,采用声学多普勒流速仪和溶解氧在线监测设备,研究了推流式反应器内流速场分布变化及其对刚玉微孔曝气器充氧能力的影响。结果表明,在模拟实际推流式反应器中,当断面平均流速从1 cm/s增加到3 cm/s和5 cm/s时,低通气量(25 m^3/(h·m^2),标准大气压下)条件下微孔曝气器的充氧性能提高了2.40%、8.60%,中通气量(37.5 m^3/(h·m^2),标准大气压下)条件下微孔曝气器的充氧性能提高了1.78%、4.76%,高通气量(50.0 m^3/(h·m^2),标准大气压下)条件下微孔曝气器的充氧性能提高了1.41%、3.52%;随着断面平均流速的增加,断面底部水平流速逐渐增加,并与微孔曝气器充氧能力呈显著相关性。

微孔曝气管化学清洗及曝气效率恢复

曝气系统的性能直接影响了污水处理的效果和运行成本。城市污水处理厂好氧池中微孔曝气管在长期运行过程中,微生物及其代谢物产生的生物膜会堵塞曝气孔,钙、镁类无机盐容易在曝气管表面及孔内结垢,使充氧性能大大降低;同时气孔的堵塞使风机的出口风压逐渐升高,长期高负荷运行会影响安全生产。采用不同化学药剂对曝气管进行化学清洗,恢复被污染的曝气管的氧转移效率(OTE),并比较了不同化学清洗药剂的清洗效果,有助于化学清洗药剂的挑选。

喷射环流反应器处理垃圾渗滤液的硝化特性研究

采用喷射环流反应器处理实际垃圾渗滤液,重点研究了系统的氨氮硝化性能,分别考察了游离氨(FA)和游离亚硝酸(FNA)对氨氧化菌(AOB)和亚硝态氮氧化菌(NOB)活性的影响。结果表明,AOB菌群活性在FA质量浓度<6.5 mg/L、FNA质量浓度<0.1 mg/L时不受影响;在FNA质量浓度>0.1 mg/L时受到一定抑制但仍有较大活性。NOB菌群活性在FA质量浓度<3 mg/L且FNA质量浓度<0.01 mg/L时基本不受影响;在FA质量浓度>3 mg/L或FNA质量浓度>0.01 mg/L时受到明显抑制,且抑制作用随FA、FNA浓度升高呈增大趋势。碱度(碱度/氨氮需>7 g/g)对AOB有较大影响,而对NOB基本无影响。喷射环流反应器的氧转移效率可达45%,硝化速率可达0.06 g/(g·d),相较于传统MBR硝化单元具有氧转移效率和硝化效率高、水力停留时间短、占地面积小、能耗低的优点。

曝气器的最优孔径分析

根据曝气过程中氧转移的有关理论,推导出需气量的表达式;并通过曝气过程中能量消耗的分析,导出动力消耗的表达式.通过计算分析得出,在一定的条件下,曝气器有最优孔径.一般水深在4 m左右,曝气器的最优孔径最小.一定孔径的曝气器,存在最佳安装水深,最佳安装水深随曝气器孔径的增大而增长.水深较小时,宜选用孔径较小的曝气器;水深较大时,宜选用孔径较大的曝气器.一般情况下,采用浅水曝气是不利的.

移动床生物膜反应器内气液传质性能研究

采用移动床生物膜反应器,利用清水进行了在不同悬浮填料体积含率和曝气强度时反应器内气液传质性能研究。结果表明,随着曝气强度增加,传质系数增大,但曝气强度过大,并不利于移动床操作;当填料体积含率大于40%时,氧传质系数出现最大值后逐渐减小。在填料体积含率为30%~50%、曝气强度为4.5~7 m3/(h.m)时,传质效果良好,氧转移效率较高。

生物载体与曝气方式对氧化池氧转移特性的影响

对比研究了不同曝气量条件下,分别采用穿孔曝气和微孔曝气时,装填不同载体的接触氧化池的氧转移特性。结果表明,在试验范围内,各接触氧化池的氧总传质系数均随曝气量的增加而增大,但增加速度逐渐变缓。当曝气量为3.5 m3/h时,网格载体池的氧转移效率和动力效率达到最大值,分别为5.25%和3.22 kgO2/(kW.h),是竖管载体池和悬浮球载体池的1.14倍,是无载体池的1.22倍。当处理对象为生活污水时,接触氧化池内可采用微孔曝气+竖管(或悬浮球)载体;而当处理对象为高浓度有机废水时,可采用穿孔曝气+网格载体+悬浮球载体。

曝气设备的技术指标与节能

深入分析了曝气设备各指标间的矢系，区分了设备的效能指标与规格指标，探讨了曝气设备选择上的困惑，估算了曝气设备选择不当可能造成的经济损失，提出了如下观点：动力效率是曝气设备惟一的效能指标，应大力推广动力效率高的设备，坚决淘汰动力效率低的设备；充氧能力和氧转移效率是规格指标；在评价曝气设备性能、选择曝气设备类型时，氧转移效率不应考虑。