Microporous Aerasyon OxygenationPerformance

Nan sistèm tretman dlo ize a, pwosesis aere a reprezante 45% a 75% nan konsomasyon enèji nan tout plant tretman dlo ize a, yo nan lòd yo amelyore efikasite transfè oksijèn nan pwosesis aere, plant tretman dlo ize aktyèl la souvan itilize nan mikroporous. sistèm aere.Konpare ak sistèm nan aere nan ti wonn gwo ak mwayen ki menm gwosè ak, sistèm nan aere microporous ka sove apeprè 50% nan konsomasyon enèji. Men, pousantaj itilizasyon oksijèn nan pwosesis aere li se tou nan ranje 20% a 30%. Anplis de sa, te gen plis zòn nan Lachin pou itilize teknoloji aere mikwopore pou tretman rivyè polye, men pa gen okenn rechèch sou kòman yo chwazi rezonab aeratè mikwopore pou kondisyon dlo diferan. Se poutèt sa, optimize paramèt pèfòmans oksijenasyon microporous aeratè pou pwodiksyon aktyèl la ak aplikasyon an gen gwo siyifikasyon.

Gen anpil faktè ki afekte pèfòmans nan aere mikwopore ak oksijenasyon, ki pi enpòtan nan yo se volim nan aere, gwosè pò ak enstalasyon nan pwofondè dlo.

Koulye a, gen mwens etid sou relasyon ki genyen ant pèfòmans nan oksijenasyon nan aeratè mikropore ak gwosè pò ak pwofondè enstalasyon nan kay ak aletranje. Rechèch la konsantre plis sou amelyorasyon total koyefisyan transfè mas oksijèn ak kapasite oksijene, epi neglije pwoblèm konsomasyon enèji nan pwosesis aere. Nou pran efikasite nan pouvwa teyorik kòm endèks rechèch prensipal la, konbine avèk kapasite oksijene ak tandans itilizasyon oksijèn, okòmansman optimize volim aere, dyamèt ouvèti ak pwofondè enstalasyon lè efikasite aere se pi wo a, pou bay yon referans pou aplikasyon an. nan teknoloji aere microporous nan pwojè aktyèl la.

1.Materyèl ak metòd

1.1 Tès mete kanpe

Konfigirasyon tès la te fèt ak plèksiglas, ak kò prensipal la se te yon tank aere silendrik D {{0}}.4 m × 2 m ak yon sond oksijèn ki fonn ki sitiye 0.5 m anba sifas dlo a (yo montre nan Figi 1). ).

Figi 1 Enstalasyon tès aere ak oksijenasyon

1.2 Materyèl tès yo

Aeratè mikropore, ki fèt ak manbràn kawotchou, dyamèt 215 mm, gwosè pò 50, 100, 200, 500, 1 000 μm. sension378 benchtop tester oksijèn fonn, HACH, USA. Mèt koule rotor gaz, ranje 0 ~ 3 m3 / h, presizyon ± 0.2%. HC-S balèn. Katalis: CoCl2-6H2O, analiz pi bon kalite; Deoksidan: Na2SO3, analiz pi bon kalite.

1.3 Metòd tès la

Tès la te fèt ak metòd estatik ki pa estasyonè, sa vle di, Na2SO3 ak CoCl2-6H2O yo te premye dòz pou deoxygenation pandan tès la, epi yo te kòmanse aere lè oksijèn ki fonn nan dlo a te redwi a {{5} }. Chanjman nan konsantrasyon oksijèn ki fonn nan dlo a sou tan yo te anrejistre, epi yo te kalkile valè KLa. Yo te teste pèfòmans oksijenasyon anba diferan volim aere (0.5, 1, 1.5, 2, 2.5, 3 m3/h), diferan gwosè pò (50, 100, 200, 500, 1,000 μm), ak diferan pwofondè dlo (0.8, 1.1, 1.3, 1.5, 1.8, 2.0 m), epi yo te fè referans tou pou CJ/T 3015. 2 -1993 "Aerator clear water oxygenation performance detèminasyon" ak estanda tès oksijenasyon dlo Ozetazini.

2.Rezilta ak diskisyon

2.1 Prensip tès la

Prensip debaz tès la baze sou teyori doub manbràn Whitman te pwopoze an 1923. Pwosesis transfè mas oksijèn an ka eksprime nan ekwasyon (1).

Ki kote: dc/dt - pousantaj transfè mas, sa vle di, kantite oksijèn transfere pou chak inite volim dlo pou chak inite tan, mg/(Ls).

KLa - koyefisyan transfè oksijèn total aeratè a nan kondisyon tès yo, min-1 ;

C* - satire oksijèn ki fonn nan dlo, mg/L.

Ct - oksijèn ki fonn nan dlo a nan moman aere t, mg/L.

Si tanperati tès la pa nan 20 degre, ekwasyon (2) ka itilize pou korije KLa:

Kapasite oksijenasyon an (OC, kg/h) eksprime pa ekwasyon (3).

Ki kote: V - volim pisin aere, m3.

Itilizasyon oksijèn (SOTE, %) eksprime pa ekwasyon (4).

Ki kote: q - volim aere nan kondisyon estanda, m3/h.

Efikasite pouvwa teyorik la [E, kg/(kW-h)] eksprime pa ekwasyon (5).

Ki kote: P - pouvwa ekipman aere, kW.

Endikatè yo souvan itilize pou evalye pèfòmans oksijèn aeratè a se total oksijèn mas transfè koyefisyan KLa, kapasite oksijèn OC, to itilizasyon oksijèn SOTE ak efikasite pouvwa teyorik E [7]. Etid ki deja egziste yo te konsantre plis sou tandans total transfè mas oksijèn koyefisyan, kapasite oksijèn ak itilizasyon oksijèn, ak mwens sou efikasite pouvwa teyorik [8, 9]. Efikasite pouvwa teyorik, kòm sèlman endèks efikasite [10], ka reflete pwoblèm nan konsomasyon enèji nan pwosesis la aere, ki se konsantre nan eksperyans sa a.

2.2 Efè aere sou pèfòmans oksijenasyon

Pèfòmans oksijenasyon an nan diferan nivo aere te evalye pa aere nan pati anba a 2 m nan aeratè a ak yon gwosè pò nan 200 μm, ak rezilta yo montre nan Figi 2.

Fig. 2 Varyasyon nan itilizasyon K ak oksijèn ak to aere

Kòm ka wè nan Fig. 2, KLa ogmante piti piti ak ogmantasyon nan volim aere. Sa a se sitou paske pi gwo volim nan aere, se pi gwo zòn kontak gaz-likid la ak pi wo efikasite oksijenasyon an. Nan lòt men an, kèk chèchè te jwenn ke pousantaj itilizasyon oksijèn diminye ak ogmantasyon nan volim aere, epi yo te jwenn yon sitiyasyon menm jan an nan eksperyans sa a. Sa a se paske anba yon pwofondè dlo sèten, tan an rezidans nan bul nan dlo a ogmante lè volim nan aere se ti, ak tan an kontak gaz-likid pwolonje; lè volim aere a gwo, twoub nan kò dlo a se fò, ak pi fò nan oksijèn nan pa efikasman itilize, epi li se evantyèlman lage nan sifas la nan dlo a nan fòm lan nan bul nan lè a. Pousantaj itilizasyon oksijèn ki sòti nan eksperyans sa a pa t wo konpare ak literati a, pwobableman paske wotè reyaktè a pa t ase wo, epi yon gwo kantite oksijèn chape san yo pa kontakte kolòn dlo a, diminye to itilizasyon oksijèn.

Varyasyon nan efikasite pouvwa teyorik (E) ak aere yo montre nan Fig. 3.

Fig. 3 Efikasite pouvwa teyorik kont volim aere

Kòm ka wè nan Fig. 3, efikasite pouvwa teyorik la diminye piti piti ak ogmante aere. Sa a se paske pousantaj transfè oksijèn estanda a ogmante ak ogmantasyon nan volim aere nan sèten kondisyon pwofondè dlo, men ogmantasyon nan travay la itil boule nan vantilatè a se pi enpòtan pase ogmantasyon nan to a transfè estanda oksijèn, se konsa efikasite nan pouvwa teyorik. diminye ak ogmantasyon nan volim aere nan seri a nan volim aere egzamine nan eksperyans la. Konbine tandans yo nan Fig. 2 ak 3, li ka jwenn ke pi bon pèfòmans oksijenasyon reyalize nan yon volim aere 0.5 m3/h.

2.3 Efè gwosè pò sou pèfòmans oksijenasyon

Gwosè pò gen yon gwo enfliyans sou fòmasyon nan bul, pi gwo gwosè pò a, pi gwo gwosè a nan ti wonn nan. Ti boul sou pèfòmans nan oksijenasyon enpak la se sitou manifeste nan de aspè: Premyèman, pi piti a bul endividyèl yo, pi gwo a an jeneral ti wonn espesifik zòn sifas la, pi gwo a gaz-likid mas transfè zòn kontak, plis fezab nan transfè a nan oksijèn; Dezyèmman, pi gwo bul yo, pi fò wòl nan brase dlo a, melanje gaz-likid ant pi vit, pi bon efè oksijenasyon an. Souvan pwen an premye nan pwosesis transfè mas la jwe yon gwo wòl. Tès la pral volim aere tabli a 0.5 m3/h, pou egzamine efè gwosè pò sou KLa ak itilizasyon oksijèn, gade Figi 4.

Fig. 4 Varyasyon koub KLa ak itilizasyon oksijèn ak gwosè pò

Kòm ka wè nan Fig. 4, tou de KLa ak itilizasyon oksijèn diminye ak ogmantasyon nan gwosè pò yo. Anba kondisyon an nan menm pwofondè dlo a ak volim aere, KLa a nan 50 μm ouvèti aeratè se apeprè twa fwa nan sa yo ki nan 1, 000 μm ouvèti aeratè. Se poutèt sa, lè aeratè a enstale nan yon pwofondè sèten nan dlo, pi piti a ouvèti a nan kapasite nan oksijene aeratè ak itilizasyon oksijèn se pi gwo.

Varyasyon efikasite pouvwa teyorik ak gwosè pò yo montre nan Figi 5.

Fig. 5 Teyorik efikasite pouvwa vs gwosè pò

Kòm yo ka wè nan Fig. 5, efikasite nan pouvwa teyorik montre yon tandans nan ogmante ak Lè sa a, diminye ak ogmantasyon nan gwosè Ouverture. Sa a se paske sou yon bò, ti ouvèti aeratè a gen yon pi gwo KLa ak kapasite oksijenasyon, ki se fezab nan oksijenasyon. Nan lòt men an, pèt la rezistans anba yon pwofondè dlo sèten ogmante ak diminisyon nan dyamèt Ouverture. Lè rediksyon gwosè pò a sou pèt rezistans efè pwomosyon pi gran pase wòl transfè mas oksijèn, efikasite pouvwa teyorik la ap redwi ak rediksyon gwosè pò a. Se poutèt sa, lè dyamèt ouvèti a piti, efikasite pouvwa teyorik la ap ogmante ak ogmantasyon dyamèt ouvèti a, ak dyamèt ouvèti a nan 200 μm yo rive jwenn valè maksimòm 1.91 kg / (kW-h); lè dyamèt Ouverture a > 200 μm, pèt rezistans nan pwosesis aere a pa jwe yon wòl dominan nan pwosesis aere a, KLa a ak kapasite oksijenasyon an ak ogmantasyon nan dyamèt ouvèti aeratè a ap redwi, ak Se poutèt sa, teyorik la. efikasite pouvwa montre yon tandans siyifikatif anba.

2.4 Efè pwofondè dlo enstalasyon sou pèfòmans oksijenasyon

Pwofondè dlo kote aeratè a enstale gen yon efè trè enpòtan sou efè aere ak oksijenasyon. Objektif etid eksperimantal la se te yon kanal dlo ki pa fon ki gen mwens pase 2 m. Pwofondè aere nan aeratè a te detèmine pa pwofondè dlo nan pisin lan. Etid ki deja egziste sitou konsantre sou pwofondè a submerged nan aeratè a (sa vle di, aeratè a enstale nan pati anba a nan pisin lan, ak pwofondè dlo a ogmante lè yo ogmante kantite dlo), ak tès la sitou konsantre sou pwofondè enstalasyon an. aeratè (sa vle di, kantite dlo nan pisin lan kenbe konstan, epi wotè enstalasyon aeratè a ajiste pou jwenn pi bon pwofondè dlo pou efè aere), ak chanjman yo nan KLa ak itilizasyon oksijèn ak pwofondè dlo yo montre nan Fig. 6.

Fig. 6 Varyasyon koub K ak itilizasyon oksijèn ak pwofondè dlo

Figi 6 montre ke ak ogmantasyon nan pwofondè dlo, tou de KLa ak itilizasyon oksijèn montre yon tandans klè ogmante, ak KLa diferan pa plis pase kat fwa nan 0.8 m pwofondè dlo ak 2 m pwofondè dlo. Sa a se paske pi fon dlo a, pi long la tan rezidans nan bul yo nan kolòn dlo a, pi long la tan an kontak gaz-likid, pi bon an efè transfè oksijèn. Se poutèt sa, pi fon aeratè a enstale, plis fezab nan kapasite oksijene ak itilizasyon oksijèn. Men, enstalasyon an nan pwofondè dlo ogmante an menm tan an pèt rezistans ap ogmante tou, yo nan lòd yo simonte pèt la rezistans, li nesesè ogmante kantite lajan an nan aere, ki pral inevitableman mennen nan yon ogmantasyon nan konsomasyon enèji ak depans fonksyònman. Se poutèt sa, yo nan lòd yo jwenn pwofondè enstalasyon optimal, li nesesè pou evalye relasyon ki genyen ant efikasite pouvwa teyorik ak pwofondè dlo, gade Tablo 1.

Tablo 1 montre ke efikasite pouvwa teyorik la trè ba nan yon pwofondè enstalasyon nan 0.8 m, ak sèlman 0.5 kg/(kW-h), ki fè aere dlo fon pa apwopriye. Enstalasyon nan pwofondè dlo nan 1.1 ~ 1.5 m ranje, akòz ogmantasyon nan siyifikatif nan kapasite oksijenasyon, pandan y ap aeratè a pa efè a rezistans se pa evidan, se konsa efikasite nan pouvwa teyorik ogmante rapidman. Kòm pwofondè dlo a ogmante pi lwen a 1.8 m, efè pèt rezistans sou pèfòmans oksijenasyon an vin pi plis ak plis enpòtan, sa ki lakòz kwasans lan nan efikasite nan pouvwa teyorik gen tandans nivo, men yo toujou montre yon tandans ogmante, ak nan enstalasyon an. nan pwofondè dlo a nan 2 m, efikasite nan pouvwa teyorik rive nan yon maksimòm de 1.97 kg / (kW-h). Se poutèt sa, pou chanèl < 2 m, aere anba pi pito pou oksijenasyon optimal.

Konklizyon

Sèvi ak metòd estatik ki pa estasyonè pou tès oksijenasyon dlo klè aere mikwopore, nan pwofondè dlo tès la (< 2 m) and pore size (50 ~ 1 000 μm) conditions, the total oxygen mass transfer coefficient KLa and oxygen utilisation increased with the installation of the water depth; with the increase in pore size and decreased. In the process of increasing the aeration volume from 0.5 m3/h to 3 m3/h, the total oxygen mass transfer coefficient and oxygenation capacity gradually increased, and the oxygen utilisation rate decreased.

Efikasite pouvwa teyorik se endikatè a sèlman nan efikasite. Nan kondisyon tès yo, efikasite pouvwa teyorik la ak aere ak enstalasyon pwofondè dlo ogmante, ak ogmantasyon nan Ouvèti premye ogmantasyon ak Lè sa a, diminye. Enstalasyon nan pwofondè dlo ak Ouverture yo ta dwe yon konbinezon rezonab yo nan lòd yo fè pèfòmans nan oksijenasyon reyalize pi bon an, an jeneral, pi gwo a pwofondè nan seleksyon dlo nan ouvèti aeratè a pi gwo a.

Rezilta tès yo endike ke yo pa ta dwe itilize aere dlo ki pa fon. Nan yon pwofondè enstalasyon de 2 m, yon volim aere 0.5 m3 / h ak yon aeratè ak yon gwosè pò nan 200 μm te lakòz yon maksimòm efikasite pouvwa teyorik nan 1.97 kg / (kW-h).