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專利名稱：測定曝氣器性能的尾氣分析方法及分析系統(tǒng)的制作方法
本分析方法及分析系統(tǒng)屬于用于污水處理中測定曝氣器性能的分析方法及分析儀器。
通常表示曝氣設(shè)備的充氧性能指氧的總轉(zhuǎn)移系數(shù)KLa，氧利用率Ba，動(dòng)力效率Epo該指標(biāo)均為清水中的標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)值。由于曝氣器在清水與污水中的充氧能力不同，因此用分析清水中曝氣器性能的儀器及方法來分析污水中曝氣器性能是不妥的，由于目前未有新的這方面的儀器和方法，而不得不延用清水中使用的方法與儀器。
目前，美國提出過尾氣分析法，但未見報(bào)導(dǎo)。國內(nèi)常用的有化學(xué)法或儀器法。化學(xué)法是在曝氣池中取混合液水樣用化學(xué)常規(guī)分析法來測出水中的溶解氧;儀器法是用溶解氧測定儀，將該儀器的探頭放入水中，從測定儀的表頭可讀出溶解氧值。然后通過計(jì)算來確定Kla值。Kla值受曝氣池的大小與形狀的影響，它不能作為定量反映曝氣器性能的指標(biāo)。
本發(fā)明的目的在于提供一種不受曝氣池形狀及大小影響的利用污水處理過程中的尾氣分析方法及分析系統(tǒng)來確定曝氣器的充氧性能和曝氣效果。
該分析方法及分析系統(tǒng)是基于以下的原理來形成的。
在污水處理廠的曝氣池中，安裝曝氣器的位置形成氣泡區(qū)，而無曝氣器的位置形成無氣泡區(qū)。由于大量上升的氣泡產(chǎn)生氣體提升作用，而使混合液以較高的速度螺旋上升，產(chǎn)生混合液攪拌作用，氣泡區(qū)的溶解氧隨著旋轉(zhuǎn)的混合液到達(dá)無氣泡區(qū)，這樣形成了氧的傳遞。在曝氣池中氧轉(zhuǎn)移到混合液的百分?jǐn)?shù)可以通過測定曝氣池尾氣中的氧和二氧化碳的含量進(jìn)行計(jì)算得出。表達(dá)式如下Ea= (ZO- Ze)/((1-Ze+ βZe)·Zo) (1)式中Ea-氧的利用率Zo-氧在氣泡中的摩爾數(shù)Ze-尾氣中氧的摩爾數(shù)β-消耗每單位摩爾氧所產(chǎn)生的氣態(tài)二氧化碳摩爾數(shù)可由下式求出β = (Zo(1 - ZC))/(ZO-ZE-Z0·ZC) (2)式中Zc-尾氣中二氧化碳的摩爾數(shù)曝氣池在穩(wěn)定的運(yùn)轉(zhuǎn)條件下，耗氧速率等于氧的總傳遞速率，即存在如下關(guān)系NO2= (GV·ZO·Ez)/(Vm) =KLa(cs-c)·v (3)經(jīng)整理得
式中GV-在一個(gè)大氣壓下的進(jìn)氣量Vm-氧的摩爾體積CS-飽和溶解氧的平均值C-混合液中溶解氧的平均值V-曝氣池的總有效體積由公式(4)可直接求得Kla值，而省去了為求Kla值花費(fèi)很大精力去做試驗(yàn)又影響污水處理正常運(yùn)轉(zhuǎn)。
我們利用尾氣分析法評價(jià)和分析在曝氣池實(shí)際工況中的曝氣器性能，并且還能夠評價(jià)曝氣器使用一段時(shí)間以后的充氧性能，我們引出一個(gè)曝氣器性能參數(shù)φ值，即
式中X-修正系數(shù)dBO-剛離開曝氣器的氣泡直徑US-氣泡移動(dòng)速度UL-混合液表面流速D-氧在混合液中的擴(kuò)散系數(shù)從(5)式可知，其定義φ值與氣泡直徑成正比，與氣泡速度和循環(huán)液體流速有直接關(guān)系，而與曝氣池形狀和大小無關(guān)，因此φ值可以對曝氣器的氧傳遞能力進(jìn)行全面衡量，而且φ值還能反映曝氣器攪拌效果。而Kla值則不能用來比較不同形狀和大小的曝氣池的曝氣器的氧傳遞能力。為了便于利用尾氣分析系統(tǒng)而進(jìn)行計(jì)算，現(xiàn)將(5)整理成下式
式中P-一個(gè)大氣壓力ph-曝氣器安裝深度處的壓力h-曝氣器的安裝深度基于以上的原理，我們將采用尾氣分析法及尾氣分析系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)發(fā)明的目的。
我們假設(shè)尾氣分析法及尾氣分析系統(tǒng)要在如下條件下實(shí)現(xiàn)(1)氮?dú)狻鍤獾榷栊詺怏w在測定前后無變化;
(2)測定時(shí)，可忽略氮的消化作用;
(3)測定時(shí)，曝氣池的進(jìn)氣量是恒定的;
(4)測定時(shí)，曝氣池的曝氣系統(tǒng)的氣壓是恒定的。
本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的首先要完成尾氣的收集，它需用尾氣收集罩完成，然后對尾氣分析過程進(jìn)行計(jì)時(shí)，時(shí)間為5～60分，計(jì)時(shí)是為了保證尾氣樣品有代表性。第三需要對尾氣計(jì)量，多余部分的尾氣進(jìn)行分流。尾氣樣品的流速為0.01～0.5m3/h。第四、需要將計(jì)量過的尾氣進(jìn)行干燥，干燥程度要達(dá)到尾氣里的水蒸氣接近零，以保證不對尾氣中O2和CO2含量有影響，第五、將干燥過的尾氣進(jìn)行氣壓，溫度及濕度的測量并記錄，測量過程要保持氣壓，溫度，濕度恒定。第六、將經(jīng)過第五步的尾氣進(jìn)入O2、CO2分析儀中，分別測出O2和CO2含量并記錄。第七，將上述六個(gè)步驟的被測物換成空氣在同等條件下重復(fù)測量一遍。
基于尾氣分析法的需要，我們構(gòu)思了本分析系統(tǒng)，它主要包括尾氣收集罩11，氣泵5，計(jì)時(shí)器4，流量計(jì)2，干燥器1，氣壓計(jì)8，溫、濕度計(jì)9，O2、CO2分析儀10，電磁閥6。
本發(fā)明創(chuàng)造了一套全新的，在污水處理中測定曝氣器充氧性能的方法及分析系統(tǒng)，用它可以真實(shí)地反映曝氣器在污水處理過程中的工況，而且將測得的數(shù)據(jù)輸入計(jì)算機(jī)，能很快計(jì)算出污水處理過程中的曝氣器氧的利用率Ea，氧總轉(zhuǎn)移系數(shù)Kla，曝氣器性能參數(shù)φ及動(dòng)力效率等值。使污水處理廠通過簡單、易行、可靠的方法隨時(shí)掌握曝氣池的曝氣效果、運(yùn)轉(zhuǎn)情況，提高測試效果，為污水處理廠的正常運(yùn)轉(zhuǎn)和降低污水處理成本提供依據(jù)，為評價(jià)各種曝氣器在實(shí)際運(yùn)轉(zhuǎn)中的效果提供了理想的方法及測試系統(tǒng)。
下面敘述本發(fā)明的實(shí)施例及工作情況。

圖1為本系統(tǒng)方框圖。
尾氣的收集工作由尾氣收集罩完成，它的框架為硬材質(zhì)，最好是不銹鋼板，罩體為軟材質(zhì)，最好是雨布，為攜帶方便，做成折疊式的。測量時(shí)將尾氣收集罩罩在曝氣池的水面上，排出罩內(nèi)的空氣，將氣泵的進(jìn)氣口連接尾氣收集罩的出氣口。尾氣收集罩的出氣口連接電磁閥6，電磁閥并聯(lián)指示燈7，電磁閥另一端連接氣泵。氣泵的出氣口連接計(jì)時(shí)器一端和流量計(jì)的分流閥，氣泵將尾氣收集罩內(nèi)的尾氣抽入測量氣路內(nèi)，計(jì)時(shí)器將記下整個(gè)的分析過程所需時(shí)間，一路流量計(jì)根據(jù)分析需要將尾氣輸入干燥器內(nèi)干燥，使其中水蒸氣含量達(dá)到接近零;多余的尾氣經(jīng)另一路流量計(jì)排掉。經(jīng)過干燥的尾氣依次經(jīng)過氣壓計(jì)，溫、濕度計(jì)，測量過程使氣壓，溫度，濕度保持恒定，并記錄下當(dāng)時(shí)數(shù)據(jù)，然后將尾氣輸入到O2，CO2分析儀，測出尾氣中的O2，CO2含量并記錄，尾氣在O2和CO2分析儀的出氣口處被排放掉，然后將氣泵進(jìn)氣端接在對比空氣的氣路上，在上述測量同等條件下，對空氣重復(fù)進(jìn)行上述測量過程。空氣的測量主要是校正分析誤差。
將測量的數(shù)據(jù)代入公式中(即輸入計(jì)算機(jī)中)，即可得出曝氣器充氧性能的各種數(shù)據(jù)。
這種分析方法及分析系統(tǒng)可廣泛用于污水處理廠中。
權(quán)利要求
1.一種測定曝氣器性能的尾氣分析方法，其特征在于由下列步驟組成a、用尾氣收集罩收集尾氣；b、尾氣分析過程的計(jì)時(shí)，全過程需要5～60分鐘；c、尾氣分流后再計(jì)量，尾氣流速為0.01-0.5m3/h；d、將計(jì)量過的尾氣經(jīng)過干燥器，干燥程度要達(dá)到尾氣中的水蒸氣接近零；e、將干燥過的尾氣經(jīng)過氣壓計(jì)、溫、濕度計(jì)測量并記錄；f、將經(jīng)過e過程的尾氣送入O2，CO2分析儀，測出這兩種氣體含量并記錄。
2.一種由電磁閥6，指示燈7構(gòu)成的測定曝氣器性能的分析系統(tǒng)，其特征在于構(gòu)成中包括尾氣收集罩11，氣泵5，計(jì)時(shí)器4，流量計(jì)2，干燥器1，氣壓計(jì)8，溫、濕度計(jì)9，O2，CO2分析儀10，尾氣收集罩罩在曝氣池水面上，尾氣收集罩的出氣口連接電磁閥，電磁閥并聯(lián)指示燈7，電磁閥另一端連接氣泵進(jìn)氣口，氣泵的出氣口連接計(jì)時(shí)器和流量計(jì)的分流閥3，一路流量計(jì)分流閥通過流量計(jì)連接干燥器，干燥器另一端連接氣壓計(jì)，溫、濕度計(jì)，溫、濕度計(jì)連接O2、CO2分析儀進(jìn)氣口，其出氣口排出分析系統(tǒng)外;另一路分流閥連接流量計(jì)，流量計(jì)另一端連接分流管，然后排出分析系統(tǒng)外。
全文摘要
測定曝氣器性能的尾氣分析方法及分析系統(tǒng)，它屬于用于污水處理中的分析方法及分析儀器。它主要特征在于分析方法由尾氣的收集分析過程的計(jì)時(shí)，分流后的計(jì)量、干燥、氣壓、溫、濕度測量、O
文檔編號G01N31/00GK1059793SQ9110195
公開日1992年3月25日 申請日期1991年3月28日 優(yōu)先權(quán)日1991年3月28日
發(fā)明者戴克志, 劉大軍, 穆瑞林, 劉燕燕, 溫殿志 申請人:中國市政工程東北設(shè)計(jì)院