[發明專利]一種等溫層曝氣器優化運行方法

有效

• 申請號: 201510025823.4
• 申請日: 2015-01-19
• 公開（公告）號: CN104591415A
• 公開（公告）日: 2015-05-06
• 發明（設計）人: 孫昕;朱麗鵬;段飛飛;劉凌偉
• 申請（專利權）人: 西安建筑科技大學
• 主分類號: C02F7/00
• 分類號: C02F7/00
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 閔岳峰

1.一種等溫層曝氣器優化運行方法，其特征在于，包括以下步驟：

1)考慮曝氣室內氣泡-水的氧傳質作用，應用氧的雙膜傳質理論，建立曝氣室內充氧動力學模型及其積分求解方法，其中充氧動力學模型中涉及的表觀水流速度和氣含率采用曝氣室水動力學模型計算，氧總傳質系數K_La采用與氣含率及氣泡特性相關的公式計算；

2)建立曝氣室氧傳質速率和曝氣效率的表征方法；

3)根據不同曝氣室結構及曝氣條件，利用曝氣室水動力學模型計算曝氣室內氣含率及表觀水流速度，再利用充氧動力學模型計算曝氣室內水中溶解氧濃度的垂向分布；

4)根據計算的曝氣室進、出口處溶解氧濃度和曝氣室表觀水流速度和給定的等溫層曝氣器的能量效率，計算不同曝氣量條件下的氧傳質速率和曝氣效率，分別繪制氧傳質速率和曝氣效率的關系曲線，該兩種關系曲線的交匯處對應的曝氣量即為控制等溫層曝氣器優化運行的最優曝氣量。

2.根據權利要求1所述的一種等溫層曝氣器優化運行方法，其特征在于，步驟1)中，曝氣室內充氧動力學模型及其積分求解方法具體分為如下步驟：

1-1)根據質量守恒原理，應用氧的雙膜傳質理論，建立曝氣室內溶解氧濃度的垂向分布方程如式(1)所示：

∂C∂Z=KLaUlr(C*-C)---(1)]]>

式中：C、C*分別為曝氣室內距空氣擴散器高度Z處水的溶解氧濃度和飽和濃度，mg/L；

Z為距離水庫底部的高度，m；K_La為氧的總傳質系數，1/s；U_lr為曝氣室內表觀水流速度，m/s；

曝氣室內距空氣擴散器高度Z處水中的飽和溶解氧濃度計算如下：

C*=H0Y0P=H0Y0(1+Hr-Z10.33)---(2)]]>

式中：H₀為亨利常數；Y₀為空氣中氧組分百分比；P為氣體壓力，atm；H_r為空氣擴散器與水庫水面的高度，m；

1-2)把方程(2)代入方程(1)積分得：

C＝(C_in-A₁)exp(-K₁Z)-K₃Z+A₁????(3)

式中：A₁＝K₂+K₃/K₁，K₁＝K_La/U_lr，K₃＝H₀Y₀/10.33；

其中，K₂＝H₀Y₀(1+H₁/10.33)；

H_O＝2.125×10^-5-5.021×10^-7T+5.77×10^-9T²????(4)

式中：T為水溫，℃；H₁為曝氣室內距空氣擴散器高度Z處的水深，m；C_in為曝氣室入口處水中的溶解氧濃度，mg/L；

應用方程(3)求得不同水深處水中的溶解氧濃度，沿曝氣室水流方向分段計算各段的K_La，將前一段的出口溶解氧濃度C_out作為后一段進口濃度C_in，分段的長度取為lm。