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实验四 曝气充氧一、实验目的1．测定曝气设备(扩散器)氧总转移系数K La 值； 2．加深理解曝气充氧机理及影响因素；3．了解掌握曝气设备清水充氧性能的测定方法、评价氧利用率E A 和动力效率E p 。
二、实验原理根据氧转移基本方程)-c (c K dtdcs La =积分整理后，所得到的氧总转移系数表达式为， tc c l c c l K t s g s g La )]()([303.20---=(4-1)式中 La K —— 总转移系数，h -1；t —— 曝气时间，h ； C s —— 饱和溶解氧浓度；C 0 —— 曝气池内初始溶解氧浓度，本实验中t=0时，C 0=0 。
曝气是人为通过一些设备加速向水中传递氧的过程，常用的设备分为机械曝气和鼓风曝气两大类，无论那种曝气设备其充氧过程均属传质过程，氧传递机理为双膜理论。
实验是采用非稳态测试方法，即注满所需水后，将待曝气之水以无水亚硫酸钠为脱氧剂，氯化钴为催化剂脱氧至零后开始曝气，液体中溶解氧浓度逐渐提高，液体中溶解氧的浓度C 是时间t 的函数，曝气后每隔一段时间t 取曝气水样，测其中的溶解氧浓度，从而利用上式计算K La 或以)(0ts s gc c c c l --为纵坐标、以时间t 为横坐标，如下式所示，=--)(ts s g c c c c l t 303.2a⋅L K(4-2)在半坐标纸上绘图，所得直线斜率为303.2LaK 值。
三、实验设备及仪器1．曝气筒Φ120cm ，H=2.0m ； 2．扩散器(穿孔管或扩散板)； 3．转子流量计；4．秒表、压力表、真空表； 5．空压机、贮气罐；6．溶解氧测定仪(或用碘量法)。
四、实验耗材无水亚硫酸钠；氯化钴；清水或自来水。
五、实验步骤1．关闭所有开关，向曝气池内注入清水(自来水)至1.9m ，曝气10min ，取水样测溶解氧的饱和值s C ，并计算池内氧总量V Cs G ⋅=(mg)、H d 41V 2π=；同时计算投药量： ① 脱氧剂采用亚硫酸钠4223222SO Na O NaSO CaCl −−→−+ (4-3) 875.71378322322==SO Na O (4-4) 投药量g 1=1.5×1.58G(mg)，1.5为安全系数 ② 催化剂采用氯化钴，投加浓度0.1mg/L ，总量为g 2=0.1×V= (mg)将所称药剂用温水溶解， 由筒顶倒入进行少量曝气20分钟，使其混合反应10分钟后取水样测溶解氧DO 值。
曝气设备充氧能力实验
曝气设备充氧能力实验是一项使用曝气设备进行测试其充氧效能的实验，是生物氧化反应保证平稳进行所必需的实验步骤。
曝气设备充氧能力实验的目的是通过对曝气装置进行试验来测量其充氧效能，以确定该装置是否具有足够的氧气供应量。
曝气设备充氧能力实验主要分为三个主要部分：对样品进行前处理以及参数优化、测量曝气系统的充氧能力和测量耗气率。
在样品的前处理部分，首先要用冻干机将样品体积减少到最低，从而获得最佳的参数，以确保曝气系统的容积足够大以及放入的样品充分混合。
接下来，使用曝气设备将样品均匀地注入实验管中，以确保样品的一致性。
然后进入曝气设备充氧能力测试阶段，这一阶段主要为测量曝气系统吸入的气体浓度，并通过检测不同参数，如气体流量、气温、气体压力，以确定曝气系统最佳工作状态，以及持续运行时间。
最后，当曝气系统达到其最佳运行状态时，通过对样品含氧量的测量来评估其效能。
最后是测量曝气设备的耗气率。
在这一部分，测量设备的耗气情况，包括给定负载时的气体流量和气体温度，以及曝气设备在不同负载和工作条件下的耗气量。
综上所述，曝气设备充氧能力实验可以通过对曝气系统进行测试，从而评估其充氧效能以及对样品的生物氧化反应的影响。
曝气设备充氧能力的测定实验步骤一、实验准备1、打开JPSJ-605型溶解氧测定仪（或HI964400型溶解氧测定仪），将氧电极在安全处垂直放置20 min以上，以极化活化电极。
2、按讲义计算CoC12和Na2SO3的需要量（以10 L水量计，注意讲义上Na2SO3是有7个结晶水的，而实验室提供的可能是无水Na2SO3，要注意换算）。
二、清水充氧实验1、在曝气池中放人自来水10L，取出—部分曝气池中的水溶解Na2SO3和CoC12，一定要溶解完全，可加热（混凝组的磁力搅拌器具有加热功能），并将溶液倒入曝气池中，使其迅速扩散（可用机械搅拌机慢速搅拌，但不允许混入空气）。
2、确定曝气池内测定点（或取样点）位置。
在平面上测定点为曝气池中心点，在立面上布置在水深一半处。
以下是JPSJ-605型溶解氧测定仪的步骤：取下电极保护套，将电极放入无氧水中测定点并淹没测温探头，按“零氧”键，轻轻扰动电极2-3 min，待仪器显示读数趋于“0.00”并稳定后，按“确定”键，仪器即完成零氧校准并返回测定工作状态。
以下是HI964400型溶解氧测定仪的步骤：取下电极保护套，将电极放入水中测定点并淹没测温探头，按“CAL（校正）”键，轻轻扰动电极2-3min，“BUF（缓冲）”开始闪烁直到读数稳定。
待“CFM （确认）”闪烁时，按“CFM”键，完成0% DO定位（即调零），并显示100%，进入下面的100% DO定位。
3、以下是JPSJ-605型溶解氧测定仪的步骤：拿出电极，用大量纯水反复冲洗电极头，用滤纸吸干电极头，按“满度”键，将电极在空气中轻扰2-3 min（电极头朝下），待仪器显示读数趋于稳定后，按“确定”键，仪器即完成满度校准并返回测定工作状态。
本实验不需要校准“盐度”和“气压”。
以下是HI964400型溶解氧测定仪的步骤：拿出电极，用大量纯水反复冲洗电极头，用滤纸吸干电极头，在空气中轻扰2-3min（电极头朝下），待“CFM”闪烁时，按“CFM”键，完成100% DO定位。
曝气设备充氧能力实验报告实验报告，曝气设备充氧能力实验一、实验目的本实验主要旨在通过曝气设备充氧能力的实验，研究曝气设备在不同条件下的充氧效果，并探讨影响曝气设备充氧能力的因素。
二、实验原理曝气设备是一种常用的水处理设备，常用于水体增氧以提高水质。
其工作原理是通过气泡的运动将空气中的氧气溶解在水中。
曝气设备一般由气泵、气管和曝气装置等组成。
曝气装置通常采用气泡产生器，气泡产生器内有大量小孔，通过气泵将气体推入气泡产生器，气体从小孔中逸出形成气泡进入水中。
气泡进入水后会随着水流的带动移动，从而增加水中氧气的含量。
三、实验步骤1.搭建实验装置：将曝气装置与气泵相连，连接气管后将气泵的出气口置于曝气装置的进气孔上。
2.准备实验样品：准备一定量的水样，并测定水样的初始溶解氧含量。
3.开始实验：打开气泵，使气泡进入水中。
根据需要，可调整气泡的密度和大小。
4.定时测定溶解氧含量：在一定时间间隔内，取样并测定水样中的溶解氧含量。
5.数据记录与分析：将实验数据记录下来，并进行数据分析和处理。
四、实验结果根据实验数据统计和分析，我们得到了以下结果：1.气泡密度对充氧能力的影响：实验中通过调节气泡的密度，发现气泡密度较大时，充氧效果更好，溶解氧含量也相应增加。
2.气泡大小对充氧能力的影响：实验中通过调节气泡的大小，发现气泡较大时，充氧效果较好，溶解氧含量也相对较高。
3.曝气时间对充氧能力的影响：实验中通过调节曝气时间，发现曝气时间越长，充氧效果越好，溶解氧含量也随之增加。
五、实验结论通过以上实验结果的分析，我们得出以下结论：1.曝气设备的充氧能力与气泡的密度、大小和曝气时间有关。
气泡密度较大、气泡较大且曝气时间较长时，充氧效果更好。
2.曝气设备的充氧能力受到环境条件的影响。
例如水的温度、压力、溶解氧初始含量等都会对充氧效果产生影响。
3.在实际应用中，需要根据实际情况调节曝气设备的工作参数，以达到最佳的充氧效果。
六、实验心得通过本次实验，我们深入了解了曝气设备充氧能力的影响因素，并通过实验数据分析和处理，得到了一些有价值的结论。
【2017年整理】实验一曝气设备清水充氧实验1.实验目的1.1 理解曝气设备清水充氧原理。
1.2 掌握曝气设备的操作方法。
1.3 观察水体充氧情况，了解曝气效果。
2.实验设备曝气设备、水槽、水泵、滤网、钢尺、电子秤。
3.实验步骤3.1 准备实验设备和材料。
3.2 将水槽内的水全部倒出，清洗干净。
3.3 将曝气设备和水泵放入水槽内。
3.4 将滤网放在水泵出水口处。
3.5 打开水泵，让水流出，将滤网隔绝杂质。
3.6 等待水槽内的水流入水泵，逐渐打开水泵进气阀门。
3.7 调整进气阀门，控制水泵流量（一般在1-2立方米/小时）。
3.8 将钢尺放入水槽中，测量水深，调整进气阀门，让水深控制在合适的范围内。
3.9 等待约30分钟，观察水体中的氧气含量。
3.10 关闭水泵进气阀门，等待氧气含量饱和，记录此时的溶解氧值。
3.11 关闭水泵电源，将水泵和曝气设备取出清洗干净，结束实验。
4.实验结果与分析4.1 实验前，水槽中的氧气含量为0毫克/升。
4.2 实验中，曝气设备产生大量气泡，不断将空气送入水体中。
4.4 通过实验可以发现，曝气设备具有明显的充氧效果。
5.注意事项5.1 操作前应认真阅读使用说明书。
5.2 操作时注意安全，禁止接近拆卸电器设备。
5.3 操作过程中应细心认真，注意观察水体的变化。
6.实验心得本次实验通过操作曝气设备和水泵，观察曝气效果，掌握了曝气设备的操作方法和效果。
此外，通过测定水体中的溶解氧含量，也可以更加清楚地了解曝气设备的充氧效果。
通过本次实验，我深刻认识到了曝气设备的重要性，以及其在水体处理领域中的广泛应用。
曝气设备清水充氧性能测定一、[实验目的]（1）加深理解曝气充氧的机理及影响因素（2）掌握曝气设备的氧总转移系数和充氧能力的测定方法 （3）了解各种数据整理方法的特点。
二、[实验原理]曝气是人为地通过一些设备加速向水中传递氧的过程，常用的曝气设备分为机械曝气与鼓风曝气两大类，无论那种曝气设备，其充氧过程均属传质过程，氧传递机理为双膜理论，双膜理论认为，当气液两相作相对运动时，其接触界面两侧分别存在气膜和液膜。
气膜和液膜均属层流，氧的转移就是在气液双膜进行分子扩散和在膜外进行对流扩散的过程。
由于对流扩散的阻力小得多，因此传质的阻力主要集中在双膜上。
在气膜中存在着氧的分压梯度，在液膜中存在着氧的浓度梯度，这就是氧转移的推动力。
对于难溶解的氧来说转移的决定性阻力又集中在液膜上，因此通过液膜是氧转移过程的限制步骤，通过液膜的转移速率便是氧扩散转移全过程的控制速度。
氧向液体的转移速率可由下式表达：)(C C K d d s La tc-= （1） 式中 C s —氧的饱和浓度，mg/L ； C —氧的实际浓度，mg/L ；K La —氧的总转移系数，1/min 或1/h 。
积分得： lg （CC C C s s --0）=t KLa 3.2 （2）式中 C o —t=0时液体溶解氧浓度，mg/L 。
由上式可见，影响氧传递速率K La 的因素有很多，除了曝气设备本身结构尺寸，运行条件外，还与水质水量等有关。
曝气设备充氧性能测定实验，一种是间歇非稳态法，即实验时一池水不进不出，池内溶解氧随时间而变，另一种是连续稳态测定法，即实验时池内连续进出水，池内溶解氧浓度保持不变。
目前国内外多用间歇非稳态测定法，即向池内注满所需水后，将待曝气之水以无水亚硫酸钠为脱氧剂，氯化钴为催化剂，脱氧至零后开始曝气，液体中溶解氧浓度逐步提高，液体中溶解氧浓度C 是时间t 的函数。
曝气后每隔一定时间t 取曝气水样，测定水中溶解氧浓度，从而利用上式计算K La 值。
曝气充氧实验报告曝气充氧实验报告引言：氧气是维持生命的重要元素，它在许多领域都有着广泛的应用。
曝气充氧是一种常见的氧气供应方式，通过将气体暴露在空气中，使氧气与其他气体混合，达到充氧的目的。
本实验旨在探究曝气充氧对氧气浓度的影响，以及曝气时间对充氧效果的影响。
实验方法：1. 准备工作：- 将实验所需的氧气容器、曝气装置、氧气浓度计等器材准备齐全。
- 确保实验环境通风良好，以确保实验的安全进行。
2. 实验步骤：- 将氧气容器连接到曝气装置，确保氧气能够通过装置流入。
- 打开氧气容器和曝气装置，使氧气开始曝气。
- 在不同时间间隔内，使用氧气浓度计测量氧气浓度。
- 记录实验数据，并进行分析。
实验结果：通过实验测量，我们得到了曝气充氧的实验结果如下：1. 曝气时间对氧气浓度的影响：- 在曝气开始后的最初几分钟，氧气浓度迅速上升，达到峰值。
- 随着曝气时间的增加，氧气浓度逐渐稳定在一个较高的水平。
- 当曝气时间超过一定阈值后，氧气浓度增长的速度减缓，趋于平缓。
2. 曝气充氧对氧气浓度的影响：- 曝气充氧是一种有效的氧气供应方式，能够显著提高氧气浓度。
- 曝气过程中，氧气与空气中的其他气体发生混合，使氧气浓度增加。
- 曝气时间越长，氧气浓度提高的效果越明显。
讨论与分析：曝气充氧实验结果表明，曝气时间和氧气浓度之间存在一定的关系。
在实验开始阶段，曝气时间的增加会显著提高氧气浓度，但随着时间的推移，增长速度逐渐减缓。
这可能是因为曝气过程中，氧气与其他气体混合的速度逐渐减慢，导致氧气浓度增长的速度减缓。
此外，曝气充氧是一种有效的氧气供应方式。
通过曝气，氧气能够与空气中的其他气体充分混合，从而提高氧气浓度。
实验结果显示，随着曝气时间的增加，氧气浓度呈现出逐渐增加的趋势。
这说明曝气时间的延长能够进一步提高氧气浓度，从而增强充氧效果。
结论：通过曝气充氧实验，我们得出以下结论：- 曝气时间对氧气浓度有一定的影响，初始阶段氧气浓度迅速上升，随后趋于稳定。
曝气充氧实验曝气是活性污泥系统的一个重要环节。
它的作用是向池充氧，保证微生物生化作用所需之氧，同时保持池微生物、有机物、溶解氧，即泥、水、气三者的充分混合，为微生物降解创造有利条件。
因此了解掌握曝气设备充氧性能，不同污水充氧修正系数α、β值及其测定方法，不仅对工程设计人员、而且对污水处理厂运行和管理人员也至关重要。
此外，二级生物处理厂中，曝气充氧电耗占全厂动力消耗的60-70%，因此高效省能型曝气设备的研制是当前污水生物处理技术领域面临的一个重要课题。
因此本实验是水处理实验中的一个重要项目，一般列为必开实验。
一、目的1、加深理解曝气充氧的机理及影响因素2、了解掌握曝气设备清水充氧性能测定的方法。
3、测定几种不同形式的曝气设备氧的总转移系数K Las ，氧利用率η%,动力效率E 等，并进行比较 二、原理曝气是人为的通过一些设备加速向水中加氧的过程。
常用的曝气设备分为机械曝气与鼓风曝气两大类，无论是哪种曝气设备，其充氧传递过程均属传质过程，在现场用自来水实验时，先用Na 2SO 3（或N 2）进行脱氧，然后在溶解氧等于或接近零的条件下再曝气，使溶解氧升高趋于饱和水平。
假定整个液体是完全混合的，符合一级反应，此时水中溶解氧的变化可以用下式表示)(t s La C C K dtdc-=式中dtdc——氧转移速率， K La ——氧的总传递系数，C s ——实验室的温度和压力下，自来水的溶解氧饱和浓度， C t ——相应某一时刻的溶解氧浓度， 将上式积分，得 ()常数+-=-t K C C La t S ln测得C s 和相应于每一t 时刻的C t 后绘制ln(C s –C t )与t 的关系曲线，或dtdc与C 的关系曲线便可得到K La ，C=C s –C t . 三、实验设备及用具 （一）实验装置1、曝气充氧装置技术参数：（1）、穿孔曝气柱：φ150×1200㎜，有机玻璃制成，便于学生的观察，对曝气增加感性认识。
（2）、平板叶轮曝气池：φ600mm ，有机玻璃制成。
配有钢制叶轮、轴。
（3）、串激电机及减速器：功率为90W ，减速比为1：5。
（4）、空气压缩机，功率为105W 、最大压力：0.04Mpa 、最大排气量：85L/min （5）、输送泵：1WZB －35A 型自吸泵，额定流量1m3/h 、额定扬程15m 、额定功率370W 。
（6）、液体流量计：LZB-10型，流量：16-160L/h 。
（7）、气体流量计：LZB-4型，流量：60-600L/h 。
（8）、外形尺寸：1500×750×1800mm 。
2、溶解氧测定仪 3、电磁搅拌器4、无水亚硫酸钠5、氯化钴四、实验流程图：五、实验步骤（一）穿孔曝气装置1、先向曝气筒注入自来水，约为曝气柱一半还多的位置，测定水样的体积V和水温。
2、由水温查出实验条件水样溶解氧饱和值C s和V求投药量，然后投药脱氧。
3、打开空压机，开始曝气，并记录时间，同时每隔一定时间（1分钟）取一次样，测定溶解氧值，连续取样10个左右的数据；而后拉长间隔，直至水中溶解氧量不再增长（达到饱和）；关闭进气阀门。
（二）平板叶轮表面曝气清水充氧实验步骤（用自来水或二次沉淀池出水进行实验）1以布置在三等分池子半径的中点和终点布置在离池面和池底0.3m 处，个测定点（或9个测定点）。
2、测定曝气池的容积3、向池注满自来水4、计算CoCl 2和Na 2SO 3的需要量5、将Na 2SO 3和CoCl 2用热水溶解后直接投加在曝气叶轮处，或者用泵抽送到曝气池，使其迅速扩散。
6、当溶解氧测定仪的指针达到0后，开始启动电机进行曝气，同时定期测定各测定点的溶解氧浓度，并作记录，直至溶解氧达到饱和值时结束实验（0.5－1min 读数一次）。
（三）CoCl 2和Na 2SO 3的需要量的计算方法：2Na 2SO 3＋O 2————→2Na 2SO 4从上面反应式可以知道，每去除1mg 溶解氧需要投加8.0mg Na 2SO 3。
根据池子的容积和自来水（或污水）的溶解氧浓度可以算出Na 2SO 3的理论需要量。
实际投加量应为理论值的110－150％。
计算方法如下：W ＝V ×Cs ×8×（110－150％）式中：W ——Na 2SO 3的实际投加量（kg/g ）V ——曝气池体积（m 3或L ）催化剂氯化钴的投加量，按维持池子中的钴离子浓度为0.05－0.5mg/L 左右计算。
五、实验数据记录处理（一）穿孔曝气1、记录实验设备及操作条件的基本参数模型曝气筒：径D＝______m 高度H＝______m 体积V＝______m3水温______℃室温______℃气压__________（KPa）实验条件下自来水的Cs__________mg/LCoCl2投加量_________（kg或g） Na2SO3投加量_________（kg或g）2、数据记录：稳定状态下充氧实验记录（取样点______）3、以溶解氧浓度Ct为纵坐标，时间t为横坐标，用上表数据描点作Ct与t关系曲线4、计算K La、充氧能力和动力效率。
（二）平板叶轮表面曝气1、记录实验设备及操作条件的基本参数模型曝气池：径D＝______m 高度H＝______m 体积V＝______m3水温______℃室温______℃气压__________（KPa）实验条件下自来水的Cs__________mg/LCoCl2投加量_________（kg或g） Na2SO3投加量_________（kg或g）2、数据记录：稳定状态下充氧实验记录（取样点______）3、以溶解氧浓度Ct为纵坐标，时间t为横坐标，用上表数据描点作Ct与t关系曲线4、计算K La、充氧能力和动力效率。
六、成果整理1、参数选用因清水充氧实验给出的是标准状态下氧总转移系数K La（20），即清水（本次实验用的是自来水）在一个大气压，20℃下的充氧性能，而实验过程中曝气充氧的条件并非是一个大气压，20℃，但这些条件都对充氧性能有影响，故引入了压力、温度修正系数。
（1）温度修正系数K=1.02420-T修正后的氧总转移系数为K La（20）=K·K La（T）=1.02420-T×K La（T）此为经验式，它考虑了水温对水的粘滞性和饱和溶解氧值的影响，国外大多采用此式，本次实验也以此进行温度修正。
（2）水中饱和溶解氧值的修正由于水中饱和溶解氧值受其中压力和所含无机盐种类及数量的影响，所以CtCs C Cs t t K La ---•=0lg 3032中的饱和溶解氧值最好用实测值，即曝气池的溶解氧达到稳定时的数值。
另外也可以用理论公式[Cs （校正）＝Cs （实验）×标准大气压/试验时的大气压]对饱和溶解氧标准值进行修正。
有实测饱和溶解氧值用实测值，无实测值可采用理论修正值。
瞬时大气压的查询：/publish/forecast/AHN/chang-sha.html 2、氧的总转移系数 K La （20）氧的总转移系数 K La （20）是指在单位传质推动力作用下，在单位时间、向单位曝气液体中所充入的氧量。
它的倒数1/ K La （20）单位是时间，表示将满池水从溶解氧为零充到饱和值时所用时间，因此 K La （20）是反映氧传递速率的一个重要指标。
K La （20）的计算首先是根据实验记录，或溶解氧测定记录仪的记录和式Ln (C s -C t )=-K la *t+常数，按下表计算，或者是在半对数坐标纸上，以ln （Cs —Ct ）为纵坐标，以时间t 为横坐标绘图求K La （T ）值。
氧 总 转 移 系 数 K La （T ） 计 算 表求得K La （T ）值后，利用式K La （20）=K ·K La （T ）=1.02420-T ×K La （T ）求得K La （20）值。
3、充氧能力C Q 。
充氧能力是反映曝气设备在单位时间向单位液体中充入的氧量。
C Q =K La （20）·Cs ·V kg(O 2)/h式中：K La （20）—氧总转移系数（标准状态），1/h 或1/min ； Cs —一个大气压，20℃时氧饱和值，Cs=9.17mg/L 4、动力效率ENQ E Ckg(O 2)/kW ·h 式中：C Q ——标准条件下的充氧能力（kg(O 2)/h ）N ——采用叶轮曝气时，N 为轴功率（kW ）七、注意事项1、每个实验所用设备、仪器较多，事前必须熟悉设备、仪器的使用方法及注意事项。
2、加药时，将脱氧剂与催化剂用温水化开后，从柱或池顶，均匀加入。
3、无溶解氧测定仪的设备，在曝气初期，取样时间间隔宜短。
4、实测饱和溶解氧值时，一定要在溶解氧值稳定后进行。
5、水温、风温（送风管空气温度）宜取开始、中间、结束时实测值的平均值。
八、思考题1、论述曝气在生物处理中的作用。
2、曝气充氧原理及其影响因素是什么？3、温度修正、压力修正系数的意义如何？如何进行公式推导？4、曝气设备类型、动力效率的优缺点是什么？5、氧的总转移系数K La的意义是什么？怎样计算？6、曝气设备充氧性能指标为何均是清水？标准状态下的值是多少？7、鼓风曝气设备与机械曝气设备充氧性能指标有何不同？。
