2004-水體曝氣復氧工程充氧量計算與設備選型

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1、2004-水體曝氣復氧工程充氧量計算與設備選型水體曝氣復氧工程充氧量計算與設備選型王瑟瀾1，孫從軍2，張明旭2(1.上海市蘇州河綜合整治建設有限公司，上海200002；2.上海市環(huán)境科學研究院，上海200233)摘要：從需氧量的計算、充氧量的確定和充氧設備的選擇等方面闡述了污染水體曝氣復氧工程中需要注意的環(huán)節(jié)，并提出了充氧設備選型的一般步驟和方法。關鍵詞：污染水體；曝氣復氧；充氧設備中圖分類號：TU991.11文獻標識碼：C文章編號：1000-4602(2004)03-0063-04國內(nèi)外的實踐證明[1]，曝氣復氧技術是一種快速、高效

2、、簡便易行的污染水體治理技術，它既可以有效去除水體中的致黑致臭物質(zhì)，改善水質(zhì)，又可以提高水體中的溶解氧含量，強化水體的自凈功能，促進水體生態(tài)系統(tǒng)的恢復。1充氧量的計算要進行污染水體曝氣復氧工程的設備選型，首先必須確定河道水體的需氧量，進而根據(jù)設備的充氧效率確定供氧量。1.1水體需氧量的計算污染水體的需氧量主要取決于：①水體的類型，按水流狀態(tài)分為靜止水體(如湖泊、水庫)和流動水體(如河流)；②水體目前的水質(zhì)，即設計水質(zhì)；③所要達到的預定目標，即改善后水體的水質(zhì)。其中水體類型的不同決定了需氧量計算方法的不同。1.1.1組合式推流反應器模型

3、對于河流等流動水體需氧量的計算，上海市環(huán)境科學研究院曾在蘇州河曝氣復氧工程方案研究中建立了一種簡便的組合式推流反應器模型[2]。該模型是將河流近似地看作多個推流式反應器(河段)的串聯(lián)組合，在充分利用河道現(xiàn)有水質(zhì)、水力資料的基礎上，對相關邊界條件作了合理簡化和假設后，綜合考慮了還原物質(zhì)耗氧、有機物耗氧、硝化耗氧、底泥耗氧等耗氧作用和大氣復氧、藻類光合作用復氧等復氧作用而建立起來的。該模型是一種近似的計算方法，要提高其計算精度，只需將河道分成盡可能多個反應器(河段)即可。1.1.2箱式模型對小型靜止水體(如公園、居住小區(qū)的景觀湖泊或池塘)

4、，由于其面積較小、水深較淺，且外界輸入污染負荷一般較小，因此可以采用基于一級反應的箱式模型。為方便起見，只考慮有機物生化降解與大氣復氧作用，則：O=[1.4L0(1-eK1t)-(Cs-C)(1-eK2t)+Cm]?V(1)式中O———水體的需氧量，gV———水體的體積，m3t———充氧時間，dC———水體的溶解氧濃度，mg/LL0———水體初始的BOD5濃度，mg/LK1———BOD5生化反應速率常數(shù)，d-1Cs———水體的飽和溶解氧，mg/LK2———水體的復氧速率常數(shù)，d-1Cm———維護水體好氧微生物生命活動的最低溶解氧濃度，

5、一般可取2mg/L充氧時間t根據(jù)下式確定：L=L0(1-e-K1t)(2)式中L———水體改善后的BOD5濃度，mg/L如果水體污染嚴重，長期處于黑臭狀態(tài)，則在計算需氧量時還需考慮無機還原物質(zhì)(如Fe2+)和底泥耗氧作用的影響。1.1.3耗氧特性曲線法在缺乏水質(zhì)模型和污染源資料不全的情況下，可利用實驗室試驗確定設計水體的耗氧特性曲線，根據(jù)設計目標和各階段耗氧量可以對總需氧量和各曝氣點的充氧量進行估算。這種方法適用于沒有外界輸入污染負荷條件下的湖泊、水庫等靜止水體。如將河道分段并對各河段水體分別進行試驗，以相應的耗氧曲線(或相應的耗氧動

6、力學模型)來計算需氧量，那么也可用于河流等流動水體。這種方法比較簡單，計算結果令人滿意，但工作量大，而且試驗結果只能反映當前水體的耗氧狀況。1.2充氧量的計算水體的需氧量并不等于設備的充氧量。充氧設備標稱的充氧動力效率均是通過清水試驗獲得的。在標準條件下(水溫為20℃，氣壓為1.013×105Pa)，單位時間內(nèi)轉(zhuǎn)移到脫氧清水中的溶解氧量為：R0=KLa(20)Cs(20)V(3)式中KLa(20)———水溫為20℃時的氧總轉(zhuǎn)移系數(shù)，h-1Cs(20)———水溫為20℃時的飽和溶解氧濃度，mg/LV———水體的容積，m3。與清水不同，污

7、染水體中含有大量的雜質(zhì)，這些雜質(zhì)不僅直接影響氧的總轉(zhuǎn)移系數(shù)KLa，還會影響水體的飽和溶解氧Cs，因此，充氧設備在污染水體中的氧轉(zhuǎn)移速率與清水有很大不同，在設備選型計算充氧量時需進行適當?shù)男Ｕ?。一般引入系?shù)α校正水中雜質(zhì)對KLa的影響，引入系數(shù)β校正雜質(zhì)對Cs的影響。在污染水體條件下單位時間內(nèi)轉(zhuǎn)移到水體的溶解氧量為：R=αKLa(20)(β?ρ?Cs(T)-C)1.024(T-20)V(4)式中R———單位時間轉(zhuǎn)移到實際水體中的溶解氧量，在此處即為需氧量ρ———壓力修正系數(shù)T———設計水溫，℃C———水體中實際溶解氧濃度，mg/Lα、β

8、值可通過污水、清水的充氧試驗予以確定。對于城市生活污水而言，α、β值分別在0.80～0.85和0.90～0.97之間[3]。通常河流水體的污染程度低于城市生活污水，因此其α、β值可參照上限取值。將式(4)代入式(3)并整