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中华人民共和国城镇设行业标准曝气器清水充氧性能测定cJ/T3015.2-1993Oxygen transfer measurment of aerators in clean water1主题内容与适用范圈本标准规定了曝气器清水充氧性能测定原理、方法、装置、仪器、步骤及结果分析。本标准适用于各类曝气器清水充氧性能测定。2引用标准GB5749生活饮用水卫生标准。3术语3.1嗪气器aerator用于水中充氧兼搅拌的基本器具或设备。3.2标准状态充复性能o对gen transfer performance under standar对conditions指单个躁气籍在大气正01MPa、水温20C时,对清水(符合GB5?49生活饮用水卫生标准)的充氧性能3.3曝气器充氧测试(工作)条件measurment conditions指单个躁气器充氧测试时所服务的面积f(m)、摩气水深或淹没水深h(m),通气量q(mh).3.4曝气器充氧性能评定指标performance parameters of aeratoro xygen transfer指用于评定骤气器充氧性能的指标。3.4.1氧总转移系数KL,(i/min)overal oxygen transfer coefficient曝气器在标准状态、测试条件下,在单位传质推动力作用时,单位时间向单位体积水中传递氧的数量。3.4.2充氧能力qe(kgh)oxygen transfer rate曝气器在标准状态、测试条件下,单位时间向溶解氧浓度为零的水中传递的氧量。3.4.3氧利用率e(%)oxygen utilization efficiency曝气器在标准状态、测试条件下,传递到水中的氧量占曝气器供氧量的百分比。3.4.4理论动力效率Ekg/(kW·h)]theoretical power efficiency曝气器在标准状态、测试条件下消耗1kW·h有用功所传递到水中的氧量。4原理、方法4.1测定原理曝气充氧过程属传质过程,氧为难溶于水的气体。在氧由气相向液相转移过程中,阻力主要来自液·膜。液膜内氧传递徽分方程式为:蛊=kG-C中华人民共和国设部1993-05-03批准1993-12-01实施462理筑素前阀Z.ZC.ET
CJ/T3015.2-1993将上式积分整理后有ln(C,-C)=lnC-K·t*…(2)式中:C,一水中饱和溶解氧浓度,mg几:C一与琴气时间t相应的水中溶解氧浓度,mgL:t一曝气时间,min:K一曝气器在测试条件下氧总转移系数,l/min。由式(2)可见,当将待嗪气之水脱氧至零后开始曝气,水中溶解氧浓度C是摩气时间:的函数。躁气开始后,记录溶解氧浓度C随曝气时间t的变化,并利用上式即可计算出该躁气器氧总转移系数。4.2测试方法间歇非稳态法是测试水池的水不进不出,在曝气过程中,水中溶解氧浓度C随躁气时间:而变的方法。该法又分为静态启动与骤气启动两种测试法。静态启动是指测试时先投药脱氧,在水中溶解氧降至零后开始摩气,记录水中溶解氧浓度随曝气时间的变化,而后计算出K值。本法适用于完全混合式池型清水充氧试验。动态启动法是在启动嗪气器曝气的同时投加脱氧剂。池内溶解氧浓度先降至零然后又回升。本法适用于推流式和循环式池型清水充氧测定。5药剂5.1脱氧剂:工业用亚硫酸钠。5.2催化氯化或其地带然(化学纯)J.NE6测试装置6.1测试水池测定用水池为不同服务面积的一组泰气试验池,池形以方形为宜,池内不宜有影响骤气充氧的其他构件。池深应满足不同骤气水深的要求。生产验证测定可在实际生产池内进行。6.2主要仪器设备6.2.1流量计:精度土2%。6.2.2气温、水温测定仪:精度士0.1℃。62.3压力表:精度士2%。6.2.4溶解氧测定仪:不得少于3台,精度土5%,响应时间应小于45s(20℃90%响应)。6.2.5记录仪:记录仪的输入信号与溶解氧测定仪的输出信号相匹配,精度士3%。6.2.6风速仪:精度士3%.6.2.7风机。6.2.8水泵.7测试步骤及说明(以气泡哪气耀静态启动为例)7.1提前0.5h开启溶解氧测定仪进行预热。测定前按仪器说明书对每台溶解氧测定仪进行标定(应在装配的记录仪上进行)。7.2将调试后的探头装到指定测点,其测点位置为:测点1池内水面下0.5m处左右:测点2池内1/2水深处;测点3池底以上0.5m处左右。463興素前阀Z.Z沁.E]
cJ/T3015.2-1993各测点距池壁至少为0.6m(池宽小于1.2m时,测点位于池中)。7.3向池内注人清水至所需高度,测试用水水温应在10~30℃范围内,最好在20℃左右,测试过程中水温变化不应大于2℃,每池水重复测定不应超过两次。7.4测定并记录水温、水中溶解氧浓度。7.5计算加药量7.5.1计算静态启动试验时亚硫酸钠投加量公式G=8·C·V·K……(3)式中:G一亚硫酸钠投加量,g:C一水中溶解氧浓度,mgL:V—一躁气池内水的体积,m3;,8一理论上消耗1g氧所需亚硫酸钠量,g/g:K一考虑药剂中杂质等而采用脱氧安全系数,一般取1.2~1.5。7.5.2钴投量以C0+2浓度0.30.5(mg/L)计算。7.6药剂投加用温水溶解氯化钴后再溶解亚硫酸钠,并搅拌均匀。将药剂溶液由池面均匀撒入水中,然后开启记录仪走纸开关。7.7当水中溶解氧浓度降为零时,启动风机,调节气体流量计阀门至所需气量进行曝气,直至水中溶解氧达饱和浓度C。止。,要有专人负责随时调整气量。气量、气温,气压记录取测试开始、中间和结束前的三次测定。b.达到饱和浓度是指记录仪上20min内溶解氧浓度增加值小于0.1mgL或15min内溶解氧浓度基本保持不变时的浓度值。8测试记录8.1测试记录以鼓风骤气器清水充氧测试为例,其他瀑气器测试记录可参照表1变化。表鼓风摩气器清水充氧性能测定记录测试日期测试地点名称服务面积∫,m季气器型号测试条件工作水深H,m距池底距离,m通风量g,m'/h溶解氧C,mg/L开始,C加药亚硫酸钠G,g水温T中间,℃氯化结G,g结束前,℃开始,C开始,MPa气温T中间,C气压中间,MPa结柬前,℃结束前,MPa走纸速度,mm小h饱和溶解氧C.,mgL编号23测点位置C~t曲线464興尚理筑素前阀Z.ZC.ET
cJ/T3015.2-19938.2C~1记录曲线测点处水中溶解氧浓度C随骤气时间:变化曲线记录如图1示。C(mg/L)t(min)图1C~t关系曲线9结果分析9.1曝气器氧总转移系数K以实测饱和溶解氧值C,代入式(2)中,根据图1记录以相应的C、t值代人,利用回归法求出该线性方程的斜率即为K,值。然后按式(4)求出K值。KL=KL·Po-T…440t…(4)式中:KL一标准状态、测试条件下,曝气器氧总转移系数,l/min:KL一测试水温条件下曝气器氧总转移系数,l/min:T一一测试水温,℃:0一温度修正系数1.024。利用图1整理一C湘应数据时,应会去溶解氧浓度C小于20%。C,的初始数据以排除脱氧剂的影响,还应舍去浓度C大于80%C,的值,以碳水结果误差。·○U:上T9.2计算曝气器充氧能力9:公式geaK,·V·C=0.55·V·K4……(5)式中:q一一标准状态、测试条件下,摩气器充氧能力,kgh:V一测试水池中水的体积,m;C,2o)一20℃水中饱和溶解氧浓度9.17,mg/L:600.55=1000×9.17,9.3计算曝气器理论动力效率E公式E=是84*4*484…(6)式中:E-一一标准状态、测试条件下曝气器充氧理论动力效率(kg/kW·h):q:—曝气器充氧能力(kgh):N,一曝气器充氧时所耗理论功率,即不计管路、风机、电机损失,只考虑摩气充氧所消耗的有用功(kW·h)。9.3.1计算鼓风躁气器理论功率N,公式N,=··4102×3.6…(7)式中:H。一气压压力表读数均值,m:h一空气的容重,kg/m’,96一气体的实际流量,m'h。由于躁气时转子流量计计量条件与刻度标定条件之差应按下式计算。465理筑素前阀Z.ZC.ET
CJ/T3015.2-1993Po·Tq6=qo√F。·T0…………44………(8)式中:9o一测试时,转子流量计的刻度流量,m'h:P的一一刻度标定时气体的绝对压力,0.1MPa;T0一刻度标定时气体的绝对温度,293K;P。一测试时气体的绝对压力,MPa:T。一测试时气体的绝对温度,(273十T)K,T一一测试时气体的温度,℃。9.3.2计算射流曝气器理论功率Nr公式a.自吸式射流曝气器理论功率NtN,=102×3.6H·Q·Y*0**4444…(9)式中:Nr一水泵消耗的理论功率,kW·h;H一水泵的扬程,m。H=102·P+H:式中:P一压力表读数,MPa:H,一压力表中心至曝气池水面距离,m:Q一通过射流曝气器的水的流量,m'/h;Y一一水的容重,kg/m。b.计算保气式射流气器理论功率公式网Nt=Nn +Nn……(11)式中:Nr一水泵与风机所消耗的理论功率,kW·h:N1一水系消耗的理论功率,kW·h,按式(9)计算;Nr2一风机消耗的理论功率,kW·h,按式(7)计算,9.3.3机被曝气器理论功率N1计算反力矩法测定曝气器的理论功率公式N,-0*850***58*04(12)式中:Nr一机械嚎气器所消耗的理论功率,kW·h,F一绳的拉力,kg:R一销钉至轴的距离,m;n一表面嚎气器的转速,r/min.该法适用于测试池小于2m×2m×1m测试装置功率的计算。大型曝气池可采用表测法确定电流、电压和电机的输入功率,然后根据电机效率和诚速机效率按式(13)计算曝气器的运转功率。Nr=W·1·2…(13)式中:W一电机输入功率,kW·h:一电机效率,%:2一减速机效率,%,N1一摩气器运转功率,kW·h,在有条件情况下也可采用其他仪器设备测定。9.3.4计算联合式曝气器理论功率Nr公式Nt Nn NT……(14)466罚素衬网Z.Z沁
cJ/T3015.2-1993式中:Nr一联合式曝气器理论功率,kW·h:N一鼓风躁气器理论功率,选用前述相应式计算,kW·h;Nr2一机械曝气器理论功率,选用前述相应式计算,kW·h。9.4计算曝气器氧利用率e公式gce=0.28×。×100%……4…(15)式中:€一标准状态、测试条件下,曝气器氧利用率,%:9:一标准状态、测试条件下,噪气器充氧能力,kg凸:0.28一标准状态下,1m3空气所含氧的重量,kg/m3,g一标准状态下(0.1MPa,20℃)躁气器通气量(m3h),按下式计算。9=B:月·TT6·P4444**4+…(16)式中:9%·P。·T。一意义同9.3.1:P—0.1MPa;T.一绝对温度293K。9.5判定规则每组3个测点的K,值与其均值误差均应在正负5%内为合格,否则应分析其原因,重新测定。每种测试条件下的重复测定不得少于3次,其中两组的K,值与其均值误差应在士10%内,一组的K,与其均值误差应在15%内为合格。否则应对误差不符合要求之组分析原因并新测定。10测试瓶测试报告应包括下列各项:a,注明按照本行业标准。b。样品名称、型号、生产厂家。c.测试条件:池型及服务面积f,工作水深h,通风量q。d.测试结果。e.说明测试中发生的任何异常现象。.测试单位、测试日期、测试人员。附加说明:本标准由设部标准定额研究所提出。本标准由设部水处理设备器材标准技术归单位中国市政工程华北设计院归。本标准由北京筑工程学院(主编单位)、北京市朝阳区水处理设备厂负责起草。本标准主要起草人李燕城、车武、王茂才、杨会成、张国锋。本标准委托北京筑工程学院负责解释。467理筑素衬阀Z.ZC.ET
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