环境工程学实验讲义-2012(DOC)

实验七 曝气设备充氧能力的测定实验

一、目的

掌握测定曝气设备总传递系数和充氧能力的实验方法和计算过程，评价充氧设备充氧能力的好坏。 二、原理

用自来水进行实验时，先用Na2SO3对自来水进行脱氧，使水中溶解氧降到零，然后再曝气，直至溶解氧升高到接近饱和水平。假定这个过程中液体是完全混合的，符合一级动力学反应，水中溶解氧的变化可以用下式表示。

dc?KLa?Cs?Ct? dt式中

dc——氧转移速率，mg／(L·h)； dt KLa——氧的总传递系数，L／h；

Cs——实验室条件下，自来水的溶解氧饱和浓度，mg／L； Ct——相应于某一时刻t的溶解氧浓度，mg／L。 将上式积分，得 ln?Cs?Ct???KLat + 常数

该式表明，通过实验测得Cs和相应于某一时刻t的溶解氧Ct后绘制ln?Cs?Ct?与t的关系曲线，其斜率即KLa。

dc充氧能力为 Qs? ? V?KLa? Cs? V ?kg/h?

dt三、设备与试剂

1．曝气装置1套（如图所示）。 2．溶解氧测定仪1台。 3．秒表1个。 4．分析天平1台。

5．100ml烧杯2个、2000ml量杯1个、玻璃棒。 6．亚硫酸钠(Na2SO3)。 7．氯化钴(CoCl2·6 H2O)。 四、内容与步骤

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XKLFJRODY1C1 曝气池 RO 溶氧仪 F 进气阀门 C 穿孔曝气管 K 空压机 L 流量计 J 搅拌电机 X 信号控制器D 溶氧仪电极 Y 叶轮搅拌浆

鼓风曝气清水充氧

1．向曝气池内注入自来水至标线处，用直尺量出长、宽、高，计算水样体积V，测定水中溶解氧浓度C。

2．计算亚硫酸钠和氯化钴的需要量

CoCl22Na2SO3?O2???? 2Na2SO4

从上面反应式可以知道，每去除1mg溶解氧需要投加7.9mg脱氧剂Na2SO3。根据水样体积V和自来水中的溶解氧浓度C可以算出Na2SO3的理论需氧量，实际投加量应为理论值的1.5倍。计算式如下：

W1?V? C?7.9?1.5 （mg）

催化剂氯化钴的投加量，按维持清水中钴离子浓度为0.4mg/L计算，计算式如下：

W2?237.9?0.4?V?1.6 V （mg） 58.93．将亚硫酸钠和氯化钴分别用热水化开，待全部溶解后，均匀倒入曝气池内，并开动叶轮对反应器中水体进行轻微搅拌，使药剂迅速扩散（20rpm左右）。搅拌的同时测定水中溶解氧浓度，直至其降为零。

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4．缓缓打开供气阀门，直至观察到池中水完全混合（气体流量约为0.6m3/h左右），开始计时。每隔0.5~1min测定一次溶解氧浓度，直到溶解氧不再增长（达到饱和）为止。

5．关闭进气阀门，关闭溶氧仪，排空池内清水。 平板叶轮表面曝气清水充氧 步骤1~3同前。

4．保证平板叶轮在水面下1cm处，启动电机，缓缓加快转速，直至观察到池中水花扩散到池壁（80rpm左右），开始计时。每隔0.5~1min测定一次溶解氧浓度，直到溶解氧不再增长（达到饱和）为止。 5．关闭电机，关闭溶氧仪，排空池内清水。 五、实验结果整理

1．将测定数据记录于下表中

水温 ℃ 水样体积 L C= mg/L Cs= mg/L 亚硫酸钠用量W1= g 氯化钴用量W2= g t/min Ct/(mg/L) Cs-Ct ln (Cs-Ct) 2．以ln (Cs-Ct)为纵坐标，时间t为横坐标，绘制关系曲线，求得斜率，该斜率=﹣KLa

3．计算叶轮充氧能力Qs 六、注意事项

1．打开供气阀门之前，要先将流量计旋钮旋至最大，切记不能在未关闭供气阀门前关闭流量计开关，避免气路中压力过大。

2．鼓风曝气时，溶氧仪不要放在曝气头正上方，避免释放的大量气泡对探头产生冲击，影响读数的准确性。机械曝气时，溶氧仪也不要离叶轮太近。 七、思考题

1．氧总转移系数KLa的意义是什么？

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2．鼓风曝气设备与机械曝气设备充氧性能指标有什么不同？

氧在蒸馏水中的溶解度

水温T/℃ 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 溶解度/(mg/L) 14.62 14.23 13.84 13.48 13.13 12.80 12.48 12.17 11.87 11.59 11.33 11.08 10.83 10.60 10.37 10.15 水温T/℃ 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 溶解度/(mg/L) 9.95 9.74 9.54 9.35 9.17 8.99 8.83 8.63 8.53 8.38 8.22 8.07 7.92 7.77 7.63

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