实验七 曝气设备充氧能力的测定实验
1.实验目的
（1） 握测定曝气设备的KLa和充氧能力α、β的实验方法及计算QS。
（2） 评价充氧设备充氧能力的好坏。
（3） 掌握曝气设备充氧性能的测定方法
2.实验原理
活性污泥处理过程中氧气设备的作用是使氧气、活性污泥、营养物三者充分混合，使污泥处于悬浮状态，促使氧气从气相转移到液相，从液相转移到活性污泥上，保证微生物有足够的氧进行物质代谢。由于氧的供给是保证生化处理过程正常进行的主要因素，因此工程设计人员通常通过实验来评价曝气设备的供氧能力。
在现场用自来水实脸时，先用Na2SO3（或N2）进行脱氧，然后在溶解氧等于或接近零的状况下再曝气，使溶解氧升高趋于饱和水平。假定整个液体是完全混合的，符合一级反应，此时水中溶解氧的变化可以用下式表示：
(4-6-1)
式中
——氧转移速率，mg/(L·h)；
KLa——氧的总传递系数，L/h,
CS——实验室的温度和压力下，自来水的溶解氧饱和浓度，mg/L；
C——相应某一时刻t 的溶解氧浓度，mg/L。
将上式积分，得
(4-6-2)
测得CS和相应干每一时刻的C后绘。In(CS-C)与t的关系曲线，或与c的关系曲线便可得到KLa，c= CS- C。
由于溶解氧饱和浓度，温度、污水性质和紊乱程度等因素均影响氧的传递速率，因此应进行温度、压力校正，并测定校正污水性质影响的修正系数α、β。所采用的公式如下：
(4-6-3)
(4-6-4)
(4-6-5)
(4-6-6)
充氧能力为
(4-6-7)
3.实验设备与试剂
（1）溶解氧侧定仪。
（2）空压机。
（3）曝气筒。
（4）搅拌器。
（5）秒表。
（6）分析天平。
（7）烧杯。
（8）亚硫酸钠(Na2SO3·7H2O)。
（9）氧化钻(CoCl2·6H2O)。
（10）试验装置（见图4-6-1）。
4.实验步骤
图4-6-l 曝气设备充氧能力实验装置图
（1）向曝气筒内注人自来水，测定水样体积V（L）和水温t(℃)。
（2）由水温查出实验条件水样溶解氧饱和值CS，并很据CS和V求投药量，然后投药脱氧。
①脱氧剂亚硫酸钠(Na2SO3·7H2O)的用量计算。在自来水中加人Na2SO3·7H2O还原剂来还原水中的溶解氧
CoCl2
相对分子质量之比为
故Na2SO3·7H2O理论用量为水中溶解氧的16倍，而水中有部分杂质会消耗亚硫酸钠，故实际用量为理论用量的1.5倍。
所以实际投加的Na2SO3·7H2O用量为
式中 W——亚硫酸钠投加量；
CS——实验时水文条件下水中的饱和溶解氧值，mg/L；
V——水样体积，m3。
②根据水样体积V确定催化剂（钴盐）的投加量。
经验证明，清水中有效钴离子浓度约0.4mg/L为好，一般使用氧化钴（CoCl2）。因为
所以单位水样投加钴盐量为
CoCI2·6H2O 0.4x4.0=1.6g/m3
本实验所需投加钴盐为
CoCI2·6H2O 1.6V（g）
式中 V——水祥体积，m3。
③将Na2S03用热水化开，均匀倒人曝气简内，溶解的钻盐倒人水中．并开动搅拌叶轮轻徽搅动使其混合，进行脱氧。
（3）当清水脱氧至零时，提高叶轮转速便进行曝气，并计时。每隔0.5min测定一次溶解氧（用碘量法每隔1min测定一次），直到溶解氧值达到饱和为止。
5.实验结果整理
（1）将测定数据记录于表4-6-1中
水温℃，水样体积m3，CSmg/L,亚硫酸钠用量g,氯化钴用量。
表4-6-1 实验记录
（2）根据测定记录计算KLa值
① 根据公式计算
②用图解法计算KLa值，用半对数坐标纸作亏氧值CS-Ct和时间的关系曲线，其斜
率即为KLa值。
③计算叶轮充氧能力QS
式中 1000——由mg/L转化为kg/m3的系数；
60——由min 转化为h的系数；
KLa——氧的总转移系数，L/min；
CS——饱和溶解氧，mg/L；
V——水样的体积，m3。
④计算污水性质影响的修正系数α、β
，
6.注意事项
（1）每个实验所用设备、仪器较多，实验前必须熟悉仪器的使用方法及注意事项。
（2）认真调试仪器设备，特别是溶解氧测定仪，要定时更换探头内溶解液，使用前标定零点及满度。
（3）严格控制各项基本实验条件，如水温、搅拌强度等，尤其是对比实验更应严格控制。
（4）所加试剂应溶解后，再均匀加入曝气简内。
7.思考题
（1）氧总转移系数KLa的意义是什么，怎样计算？
（2）曝气设各充氧性能指标为何均是清水？
（3）鼓风曝气设备与机械曝气设备充氧性能指标有何不同？
（4）α、β值的测定有何惫义？影响α、β的因素有哪些？
（5）注意实验中出现的异常情况，分析具原因。
第二篇：实验八 表面曝气充氧实验 2
水污染控制工程实验
实验报告
姓 名：
专业年级： 试验日期：
环境科学与工程学院
中国海洋大学
实验八 表面曝气充氧实验
一、 实验目的
通过实验了解空气扩散过程中氧的转移规律，以及确定该表曝器的总转移系数Kla值。
二、 实验原理
曝气的作用是向液相供给溶解氧。氧由气相转入液相的机理常用双膜理论来解释。双膜理论是基于在气液两相界面存在着两层膜（气膜和液膜）的物理模型。氧在膜内总是以分子扩散方式转移的，其速度总是慢于在混合液内发生的对流扩散方式的转移。所以只要液体内氧未饱和，则氧分子总会从气相转移到液相的。
Cs —液相氧的饱和浓度（kgO2/m3)
C1、C2—在t1、t2 时所测得的溶解氧浓度
清水（在现场用自来水）一般含有溶解氧，通过加入无水亚硫酸钠（或氮气）在氯化钴的催化作用下，能够把水体中的溶解氧消耗掉，使水中溶解氧降到零，其反应式为：
通过使用空气压缩机或充氧泵把空气中的氧气打入水体，使水体系的溶解氧逐渐提高，直至溶解氧升高到接近饱和水平。
三、实验设备及药剂
1、模型曝气池（桶或玻璃缸）；
2、空气压缩机或充氧泵； 3、秒表；
4、1L 量筒、长玻棒、虹吸管；
5、无水亚硫酸钠； 6、氯化钴；
7、溶解氧测定装置（DO测定仪或碘量法测定DO所需的仪器试剂）
四、实验步骤
1、将水箱洗净放自来水至指定的叶轮浸没设定深度处，计算水的体积。
2、用溶解氧探测仪测量水样中的溶解氧和温度。
3、投加亚硫酸钠和氯化钴分别溶解后进行脱氧，投加亚硫酸钠按每1mg/L 的溶解氧需投加9mg/L，计算亚硫酸钠的数量。
4、将亚硫酸钠和约1g 的氯化钴分别溶解后投入水箱，打开搅拌器，经1～2min，即把溶解氧脱掉。
5、把充氧装置的探头放入曝气池内开始曝气，计时，在稳定曝气的条件下，每隔一段时间（根据溶解氧的变化大小来去顶）测定一次水中的溶解氧，并作记录，曝气至溶解氧不再明显增长为止（达到近似饱和）。
五、实验数据记录
1、以充氧时间t为横坐标，水中溶解氧浓度变化为纵坐标作图绘制充氧曲线，
任取两点；[A点坐标为（t1，C1），B点坐标（t2，C2）]，计算KLa。
取A点坐标（3，3.9），B点坐标（6，8.8）
KLa?2.3?lg
CS?C1112.6?3.91
??2.3?lg??0.28min?1
CS?C2t2?t112.6?8.83
2、以充氧时间t为横坐标，log上求出KLa。
3、分别计算充氧量，氧利用系数。
CS?C1
为纵坐标作图，从其支线的斜率
CS?C2
转移到一定体积清水中的总氧量
QS?KLa?CS?V?0.28??12.6?0.012?1000?42.336mg
供氧量S?0.28?GS?860.677mg QS42.336??0.049 S860.677氧利用效率EA?
七、实验心得
1、 由实验结果得到溶解氧在前10分钟浓度迅速增加，之后溶解氧浓度不再增加，这是因为当混合液中的氧的浓度较低时，由于具有最大的推动力，因此氧的转移率最大。
2、 实验的精度的关键是溶解氧的固定与各种药剂的加量、滴定硫代硫酸钠的用量。滴定过程中要边滴定边摇晃，而且滴定速度不能太快，要准确地捉住滴定终点。