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 dt
dc
s La =积分整理后，所得到的氧总转移系数表达式为， t
c 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)(0t
s s g
c c c c l --为纵坐标、以时间t 为横坐标，如下式所示，
=--)(
t
s 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
.2La
K 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 4
1V 2
π=
；同时计算投药量： ① 脱氧剂采用亚硫酸钠
4223222
SO Na O NaSO CaCl −−
→−+ (4-3) 875
.71
378322322=
=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。

3．当水样脱氧至零后，开始正常曝气，计时每隔3、5、7、9、11、13、15分钟取样一次，在现场测定DO 值(溶解氧测定仪、碘量法均可)；直至DO 为95%的饱和值为止。

4．同时记录空气流量(务必稳定)、温度、压力、水温等。

5．观察气泡现象。

六、实验数据记录与分析
1. 实验记录
表4-1 实验条件记录用表
表4-2 溶解氧(DO)记录用表
2．实验结果分析与计算
(1) 计算标准状况下的氧总转移系数K La(20)
)
20()()20(02.1-=
T T La La K K
(4-5)
此为经验公式，1.02是温度修正系数。

(2) 计算实验条件下的氧利用率
%1000
⨯=
S
R E A (4-6) V c c K R s La )(0)20(0-= (mg/h) (4-7)
(3) 20℃时的供氧量
）
（h mg Q h kg Q S Q /1028.0/28.043.1%216
)20()20()
20(⨯⋅==⨯= (4-8)
式中 )20(Q —— 20℃时空气量，m 3/h 。

七、思考题
1．结合本实验，试分析氧转移效率的影响因素。

2．分析动力效率、充氧能力和氧利用率3个概念的共性与不同。

3．公式(4-5)中的温度修正系数是什么意思？该参数考虑了哪些因素的影响？。