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1、均勻受限曝氣機(jī)理及清水充氧試驗(yàn)研究摘要：從宏觀動(dòng)力學(xué)與亞微觀動(dòng)力學(xué)兩個(gè)方面闡述了均勻受限曝氣的機(jī)理，并通過(guò)清水曝氣沛充氧試驗(yàn)，證實(shí)了在氣水兩相體系中均勻受限曝氣理論在動(dòng)力學(xué)上的正確性和適用冼性。關(guān)鍵詞：均勻受限曝氣水充氧大型棘微孔曝氣頭傳質(zhì)Researchon邴MechanismofWell-Di清stributedLimited-A儡erationbytheOxygen牙atedCleanWaterTestAbstract：Thepapere醢xplainsthemechanis蕺mofwell-distralign鴕="center"ibutedlim馮itedaerat
2、ionfrombo挨thmacrokineticsand憫sub-microtheoryink蜘ineticswasconfirme反dtobevalidandappli膿cableinair-watertw詳ophasesystemthroug囊hthecleanwateroxyg椎enationtest.Keywo甍rds:well-distralig頰n="center"ibutedae袈ration;oxygenatedc蔑leanwatertest;large-sizedmicroporous肺diffusers;masstral洲ign="center"ansfe
3、r曝氣是污水好氧生化處理系統(tǒng)的一個(gè)重要酶工藝環(huán)節(jié)，它的作用是向反應(yīng)器內(nèi)充氧，苴11/11保證微生物生化作用所需之溶解氧，并保持反應(yīng)器內(nèi)微生物、底物、溶解氧，即泥參、水、氣三者的充分混合，為微生物降解有機(jī)物提供有利的生化反應(yīng)條件。同時(shí)，曝氣也是污水好氧生化處理系統(tǒng)中運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用最高的工藝環(huán)節(jié)，曝氣充氧電耗一般占嬙總動(dòng)力消耗的60%～70%。目前的好瑋氧曝氣工藝普遍存在效率低、能耗高的狀?yuàn)Z況，城市污水在曝氣池中的處理時(shí)間一般蜢需6～8h，空壓機(jī)所供氧量的利用率只鄯有百分之幾，大部分被白白浪費(fèi)掉了，這就使曝氣池設(shè)備的體積及基建投資龐大，路運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用很高，很多城市或工廠的污水處牯理
4、難以實(shí)施，而許多已建污水廠難以維持ｖ正常運(yùn)轉(zhuǎn)，其主要原因即在于此。因而，豫高效節(jié)能型曝氣技術(shù)的研究已成為當(dāng)前污侍水生物處理技術(shù)領(lǐng)域面臨的最重要課題之梢一。1均勻受限曝氣的動(dòng)力學(xué)機(jī)理傳箔統(tǒng)的曝氣方式基本上是自由曝氣，即上升嚓的氣泡以較大的流速不受約束地?cái)U(kuò)散，由擾于水流本身湍動(dòng)程度不高，形成的剪切作隘用也就很小，故混合液中氣泡容易合并長(zhǎng)轅大，加上活性污泥絮凝體尺寸也較大，比謠表面積小，傳質(zhì)效率低下。也就是說(shuō)鼓入紹的空氣所攜帶的能量并未有效地被利用在諱造成水流強(qiáng)剪切并形成高傳質(zhì)流態(tài)上，形隰成浪費(fèi)［1］。受限曝氣是一種較科學(xué)揸的曝氣方式，它利用狹小豎向通道的壁面膽對(duì)上升氣流的約束作用，
5、對(duì)水流形成劇烈衲11/11擾動(dòng)，造成系統(tǒng)內(nèi)強(qiáng)烈的湍流剪切，并利簡(jiǎn)用它抑制氣泡與活性污泥絮體的長(zhǎng)大。混＞凝動(dòng)力學(xué)的研究成果表明［2］，弗羅德數(shù)Fr=v2/gL是反映湍流剪切作用綦的相似準(zhǔn)則數(shù)，F(xiàn)r越大則剪切作用越強(qiáng)た。從式中可見(jiàn)，在同樣流速下，流動(dòng)空間Ε越小剪切作用越強(qiáng)。因此，讓很少的氣流汔通過(guò)一些小的豎向流動(dòng)空間就可以造成強(qiáng)髏剪切，實(shí)現(xiàn)小尺度氣泡與小尺度活性污泥絮體的高分散狀態(tài)，并為實(shí)現(xiàn)高傳質(zhì)的工夕況提供必要條件。在這種條件下，一方面利用氣流的上升作用大幅度增強(qiáng)了水流的倮湍動(dòng)能量，另一方面利用湍動(dòng)水流的剪切作用抑制了氣泡與活性污泥絮體的長(zhǎng)大，傯大大地增加了氣泡與活性污泥
6、絮體的比表踴面積，形成了曝氣池高分散系—高傳質(zhì)的劭生化環(huán)境。此時(shí)，空氣所攜帶的能量得到鄣了更充分的利用。同時(shí)，在受限曝氣水⒄流中充滿著高比例高強(qiáng)度的微渦旋，形成箏了強(qiáng)烈湍動(dòng)的流態(tài)。利用湍動(dòng)水流的慣性嘍效應(yīng)，特別是微渦旋的離心慣性效應(yīng)(二諒者正是微細(xì)部物相遷移和接觸的動(dòng)力學(xué)致因［2］)可加速微小氣泡、活性污泥相蹤對(duì)于有機(jī)底物的遷移，大幅度增加亞微觀圻傳質(zhì)速率和有機(jī)質(zhì)與氧向微小活性污泥絮艿體轉(zhuǎn)移的速率。當(dāng)活性污泥菌膠團(tuán)因生化瑛作用利用了吸附的氧與有機(jī)質(zhì)后，附近的郾氧與有機(jī)質(zhì)向菌膠團(tuán)的繼續(xù)擴(kuò)散就屬于亞炷微觀尺度的擴(kuò)散。當(dāng)然，其擴(kuò)散阻力比宏禹觀擴(kuò)散高幾個(gè)數(shù)量級(jí)［3］，擴(kuò)散速率遠(yuǎn)搔小于
7、活性污泥在生物酶作用下的生化反應(yīng)∶速率，因此亞微觀傳質(zhì)速率就成了影響活11/11鍪性污泥法處理效率的決定因素。一般認(rèn)為驚，氧與有機(jī)底物向污泥絮體中的傳質(zhì)可分誣為三個(gè)部分：液相傳質(zhì)、活性污泥附液膜傳質(zhì)、固相傳質(zhì)。液相傳質(zhì)在湍動(dòng)水流中葭由湍流擴(kuò)散可以迅速完成。固相傳質(zhì)可用疫多孔丸模型描述，在湍動(dòng)水流中形成的微瞞小絮體可使其傳質(zhì)速率較高。三者之中起舳決定性作用的是活性污泥附液膜的傳質(zhì)，睬它取決于兩個(gè)因素：①液膜厚度δ越大，刺傳質(zhì)阻力越大，速度越低；②液膜兩側(cè)濃潔度差值越大，傳質(zhì)速度越快。由于附液
