成信工水污染控制工程實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)03清水充氧（曝氣）實(shí)驗(yàn)（氧轉(zhuǎn)移系數(shù)KLa的測(cè)定）

PAGEPAGE14實(shí)驗(yàn)三清水充氧（曝氣）實(shí)驗(yàn)（氧轉(zhuǎn)移系數(shù)KLa的測(cè)定）一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、掌握曝氣裝置的充氧機(jī)理2、學(xué)會(huì)測(cè)定曝氣裝置的氧總轉(zhuǎn)移數(shù)KLa3、掌握影響氧總轉(zhuǎn)移數(shù)KLa的主要因素二、實(shí)驗(yàn)原理曝氣的作用是向液相供給溶解氧。氧由氣相轉(zhuǎn)入液相的機(jī)理常用雙膜理論來(lái)解釋。雙膜理論是基于在氣液兩相界面存在著兩層膜（氣膜和液膜）的物理模型。氣膜和液膜對(duì)氣體分子的轉(zhuǎn)移產(chǎn)生阻力。氧在膜內(nèi)總是以分子擴(kuò)散方式轉(zhuǎn)移的，其速度總是慢于在混合液內(nèi)發(fā)生的對(duì)流擴(kuò)散方式的轉(zhuǎn)移。所以只要液體內(nèi)氧未飽和，則氧分子總會(huì)從氣相轉(zhuǎn)移到液相的。單位體積內(nèi)氧轉(zhuǎn)速度率為：（公式1）dc/dt——單位體積內(nèi)氧轉(zhuǎn)速率（公斤/米3·時(shí)）KLa——液相中以濃度差為動(dòng)力的總轉(zhuǎn)移系數(shù)（時(shí)-1）Cs——液相氧的飽和濃度（公斤/米3）C——液相內(nèi)氧的實(shí)際濃度（公斤/米3）對(duì)公式1進(jìn)行積分得C1、C2為在t1、t2時(shí)所測(cè)得的溶解氧濃度（公斤/米3）本實(shí)驗(yàn)既是對(duì)清水進(jìn)行曝氣充氧，從而得到KLa和Cs。清水（在現(xiàn)場(chǎng)用自來(lái)水或曝氣池出流的清液）一般含有溶解氧，通過(guò)加入無(wú)水亞硫酸鈉（或氮?dú)猓┰诼然挼拇呋饔孟?，能夠把水體中的溶解氧消耗掉，使水中溶解氧降到零，其反應(yīng)式為：通過(guò)使用空氣壓縮機(jī)或充氧泵把空氣中的氧氣打入水體，使水體系的溶解氧逐漸提高，直至溶解氧升高到接近飽和水平。三、實(shí)驗(yàn)設(shè)備和試劑1、氧傳遞系數(shù)KLa測(cè)定實(shí)驗(yàn)裝置1套；2、空氣壓縮機(jī)或充氧泵1臺(tái)；3、秒表1只；4、1升量筒、長(zhǎng)玻棒、虹吸管、洗耳球各1只；5、無(wú)水亞硫酸鈉1瓶；6、氯化鈷1瓶；7、溶解氧測(cè)定裝置（DO測(cè)定儀）1臺(tái)或碘量法測(cè)定溶解氧裝置一套（含相關(guān)試劑）；8、臺(tái)式天平（0.1g）1個(gè)。9、脫氧水的配制：于1000ml自來(lái)水中加入0.8ml10%Na2SO3配制而成。四、實(shí)驗(yàn)步驟1、測(cè)定在非穩(wěn)態(tài)條件下氧的轉(zhuǎn)移系數(shù)（1）于混合反應(yīng)器中注入脫氧水1000ml。（2）將轉(zhuǎn)速控制器旋扭調(diào)到5檔。（3）調(diào)氣體流量計(jì)，通入氣體流量1.0L/min。（4）調(diào)整隨時(shí)間而變化的溶解氧濃度。于0、1、5、15min時(shí)各取樣100mL。每取樣一次后需將水排空，重新注入脫氧水。（5）測(cè)量并記錄水溫以及水樣的DO。2、測(cè)定攪拌對(duì)總轉(zhuǎn)移系數(shù)KLa的影響。（1）于混合反應(yīng)器中重新注入脫氧水1000ml。一定要保證水溫、水量與實(shí)驗(yàn)步驟1相同。（2）調(diào)氣體流量計(jì)，通入氣體流量1.0L/min。（3）將轉(zhuǎn)速控制器旋扭分別調(diào)整到3、6、9檔。（4）反應(yīng)時(shí)間為5min，取水樣，測(cè)DO值。3、測(cè)定氣體流量對(duì)總轉(zhuǎn)移系數(shù)KLa的影響。（1）于混合反應(yīng)器中重新注入脫氧水1000ml。一定要保證水溫、水量與實(shí)驗(yàn)步驟1相同。（2）將轉(zhuǎn)速控制器旋扭調(diào)整到5檔。（3）調(diào)氣體流量計(jì)，通入氣體流量分別為0.1、0.5、1.5L/min。（4）反應(yīng)時(shí)間為2min，取水樣，測(cè)DO值。圖1充氧（曝氣）實(shí)驗(yàn)裝置圖五、實(shí)驗(yàn)記錄（見(jiàn)附表）實(shí)驗(yàn)時(shí)間：，水溫：℃，水樣體積：m3Cs=mg/L，無(wú)水亞硫酸鈉用量：g，氯化鈷用量：g。表1實(shí)驗(yàn)記錄表實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目Cs(mg/L)Cs-Ct(mg/L)lg(Cs-Ct)KLa測(cè)定在非穩(wěn)態(tài)條件下氧的轉(zhuǎn)移系數(shù)時(shí)間(t/min)01515測(cè)定攪拌對(duì)總轉(zhuǎn)移系數(shù)KLa的影響轉(zhuǎn)速檔位369測(cè)定氣體流量對(duì)總轉(zhuǎn)移系數(shù)KLa的影響空氣流量（L/min）0.10.51.5六、數(shù)據(jù)處理1、以充氧時(shí)間t為橫坐標(biāo)，水中溶解氧濃度變化為縱坐標(biāo)作圖繪制充氧曲線，任取兩點(diǎn)；[點(diǎn)坐標(biāo)為（t1，C1）,B點(diǎn)坐標(biāo)為（t2，C2）]，計(jì)算KLa。式中Cs為水溫t攝氏度時(shí)飽和溶解氧的理論值，查表可得。2、以充氧時(shí)間為橫坐標(biāo)，為縱坐標(biāo)作圖，從其直線的斜率上求出KLa。 七、注意事項(xiàng)1、認(rèn)真調(diào)試儀器設(shè)備，特別是溶解氧測(cè)定儀，要定時(shí)更換探頭內(nèi)溶解液，使用前標(biāo)定零點(diǎn)及滿度。2、嚴(yán)格控制各項(xiàng)基本實(shí)驗(yàn)條件，如水溫、攪拌強(qiáng)度等，尤其是對(duì)比實(shí)驗(yàn)更應(yīng)嚴(yán)格控制。3、所