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膜孔参数及表面活性剂对微孔曝气器充氧性能的影响研究

摘要:污水处理厂曝气设备的性能及水质条件是影响曝气充氧性能的重要因素,比较了清水及不同表面活性剂浓度下橡胶膜曝气器的曝气充氧性能,以标准氧传质效率(SOTE)为评价指标,得出了不同工况及膜孔参数下曝气充氧性能的变化规律。结果表明:在清水条件下,SOTE随着通气量、膜孔间距、膜孔孔径的增大而降低;表面活性剂条件下的SOTE(αSOTE)随着表面活性剂浓度的增大而降低;修正系数(α,αSOTE与SOTE的比值)随着膜孔孔径的增大而增大,膜孔孔径越小,表面活性剂对橡胶膜曝气器充氧性能的抑制作用越大。

关键词:通气量;表面活性剂;标准氧传质效率;膜孔孔径;膜孔间距

曝气系统能耗约占污水处理厂能耗的45%~75%,因此曝气系统的设计及运营效果对节能降耗意义重大。对于曝气设备而言,曝气器的性能及稳定性对曝气系统至关重要。近年来,橡胶膜微孔曝气器由于其良好的充氧性能而被广泛应用于污水处理厂。

在实际污水处理中,影响曝气充氧性能的因素很多。对橡胶膜曝气器而言,膜孔孔径及间距是直接的影响因素,且柔性材质膜孔孔径以及气泡直径会随着通气量的变化而变化;对水质条件而言,表面活性剂会改变液相的理化性质以及气泡的流体力学行为,进而影响微孔曝气气液传质效果。目前,国内外关于运行工况对曝气充氧性能影响的研究较多,但对橡胶膜微孔曝气器本身研究较少,并且关于表面活性剂对气泡特性及充氧性能的研究还存在争议。庄健等认为,在一定范围内,曝气器的充氧性能随着孔径的增大而降低;于江忠等认为,在曝气强度为0.05m3/(m2·s)、微孔曝气器膜片开孔眼数量为15时,曝气效果好;ROSSO等认为,表面活性剂在气液界面的积累会降低传质速率,而且相对于表面曝气和粗孔曝气,微孔曝气系统中降低程度更大;DAVIES认为,少量表面活性剂能使气液界面产生一层附加的薄膜,这层薄膜所产生的应力会阻碍表面运动;罗涛等在中试规模上研究了十二烷基苯磺酸钠(SDBS)对微孔曝气氧传质的影响,发现SDBS质量浓度在0~20mg/L变化时,氧总转移系数(KLa)先减小后增大;另外有学者则认为,表面活性剂会减小气泡直径,提高气泡表面黏度和弹性,从而促进氧传质。因此,本研究比较了清水及不同表面活性剂浓度下橡胶膜曝气器的曝气充氧性能,以标准氧传质效率(SOTE)为评价指标,得出了不同工况及膜孔参数下曝气充氧性能的变化规律,以期对曝气器生产厂商有一定的指导价值。



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