需氧量与搅拌所需气量的矛盾-融合(二)

作者: laokou 分类: 水处理 发布时间: 2020-08-12 11:06

(二)搅拌设施设计

混合的方法通常有机械混合、水力混合和空气搅拌混合,各种搅拌方式的输入功率可分别按下列方法计算。

对各种形式的混合措施,速度梯度G都可用下式计算

  1. 机械搅拌混合

通常的机械搅拌方式有搅拌浆搅拌和水下搅拌机搅拌,它们是靠桨叶或叶轮的转动来带动水体流动从而实现混合的。搅拌浆的输入功率可从相关文献[3]中查到。对于水下搅拌机搅拌,采用的都是定型设备,对水体的输入功率可以通过该设备的运行工况点确定。

  1. 水力搅拌混合

水力搅拌通常是采用水泵使水体循环流动进而实现水质的混合,实质同机械混合是一样的,对水体的输入功率即为水泵的运转功率,可以根据水泵的运行工况点确定。由于在这种运行工况下水泵扬程很低,工况点往往远离最佳工况点,因此运行效率是不高的,此外,由于进水点和出水点布置的原因,往往造成短路,池中部分水体循环不起来,影响混合效果。因此从总体上看,采用水泵水力搅拌混合的效果较差,能耗也较高。

  1. 空气搅拌的混合形式

空气搅拌是向水体中通入压缩空气,借助气泡的上升使水体循环流动并混合均一的过程,由于空气扩散管是在池底均匀布置的,向水体的输入功率均匀性好,在均质调节池和中和池中应用较多,但迄今为止对鼓气量的确定没有较深入的理论分析,多是凭经验确定,为此下面对该过程进行较详细的论述。

在空气搅拌的混合过程中,对水体的推动力是靠压缩空气膨胀产生的。压缩空气在水中的上升过程中膨胀并对水体做功,由于水温变化可以忽略,该过程可以看作是等温膨胀过程,一般情况下,气泡的压力变化并不很大,可将空气看作是理想气体。单位质量空气对水体做功为:

设空气搅拌的气水比为n:1,则混合池中通入的空气流量为nQ m3/h,折合

混合池水体的总输入功率为:

整理后:

式中:

Qg——中和池鼓气量(m3/ h);

q ——中和池单位面积鼓气强度(m3/m2.h);

T ——水体的绝对温度,K;

ρ0——空气在标准状态下的密度,

ρ0=1.293kg/m3

P1——空气膨胀前绝对压力(Pa),可根据混合池水深计算P1= P0+9800H;

P2——空气膨胀后绝对压力(Pa),等于当地大气压力P2= P0

R——空气的气体常数,R=0.2871kJ/kg.K;

F——中和池面积(m2);

H——中和池水深(m);

(4)、(5)式即为空气搅拌的混合所需的鼓气量和单位池面积鼓气强度计算公式。从该式可以看出,鼓气量同混合池的水力停留时间成正比,同G值的二次方成正比,这与前面的分析结果是一致的。当G=300s-1, 温度为20˚C时的单位面积和单位体积的鼓气强度与水深的关系见图1,可以看出池深越大,所需的单位面积鼓气强度也越大,但增加的幅度并不大,当水深从3m增加到6m时,所需的单位面积鼓气强度从36.9 m3/m2.h增加到 41.3 m3/m2.h,增加幅度只有12%;从单位体积鼓气强度同水深的关系可以看出,水深越大,单位体积鼓气强度越小,因此在中和池体积确定的条件下,采用较大的水深可以减少池面积,进而较少鼓气量,提高运行的经济性。

根据有关文献,对于采用鼓气搅拌的均质调节池,鼓气强度为0.08~0.1 m3/m2.min=4.8~6 m3/m2.h,可以计算得出相应的G值为100~120。