本发明专利技术提供了一种含氧气体与水溶液混合装置的曝气性能评价方法，包括以下步骤：确定输入含氧气体中氧气含量、待测试装置循环泵流量和单次测试实验的循环频次，得出测试条件的水溶液体积；开启待测试装置使测试容器中的水溶液循环流动，加入消氧剂，调节气体流量向水溶液输入含氧气体；记录溶解氧及对应时间数值；重复前述步骤获得在不同循环频次、不同液气比下的溶解氧数值；计算得出系列曝气性能参数并绘制图或表。同时，本发明专利技术方法也可获得不同设备在某一循环频次下，不同液气比条件的曝气性能参数图表，并进行比较。在实际工业过程需求下，本发明专利技术的方法对生产过程中的设备及工艺的设计具有指导意义。艺的设计具有指导意义。艺的设计具有指导意义。
【技术实现步骤摘要】
一种含氧气体与水溶液混合装置的曝气性能评价方法
[0001]本专利技术涉及设备性能评价
，具体涉及一种含氧气体与水溶液混合装置的曝气性能评价方法。
技术介绍
[0002]在城镇建设行业中，尤其是水处理行业，曝气器应用广泛。曝气器是通过使气体(一般为空气)与水接触的方式，将气体中的氧气溶解于水里，可以通过溶解氧的浓度检测来测定曝气器的性能指标。
[0003]目前对于曝气器氧传质性能的测量方法(比如标准CJ/T475
‑
2015中)，是通过曝气并测量记录水体中溶解氧随时间的变化曲线，计算得出曝气器的标准氧总传质系数，标准氧传质速率，标准氧传质效率以及标准曝气效率。
[0004]对于标准CJ/T475
‑
2015中为了满足实验取得的数据，该标准做了以下限定条件，第一：测试水池中的水不进不出，是非稳态测定法。第二，仅考虑在测试容积的三个不同深度点进行溶解氧的检测，而没有规定测试所需要的容积。第三，该标准中适用的曝气器一般为微孔曝气器或鼓风曝气器，这类型曝气方法仅为气体通过微孔或管孔的形式鼓入水中，一般只考虑曝气器出气表面积占比测试装置底面积的比例，并没有考虑其他方式进行气液混合。
[0005]目前的曝气器氧传质性能的测量方法存在以下不足：
[0006]1)现有工业上大部分存在使用射流器、气液混合泵、文丘里管、膜曝气等形式的曝气方式，这些方式中几乎都需要使用泵作为动力，通过泵对液体循环，在泵循环过程中通过各种进气形式进行气液混合，得到含有气的水流，从而提高水体含氧量。因此，我们必须考虑泵循环因素，引入新的条件参数，才能得到具有实际意义的曝气性能、氧传质性能评价的方法。
[0007]由于有泵的引入，需考虑泵的循环量、能耗，以及泵的循环量与测试水容积的关系、泵的循环量与进气量的比例关系等，而现有的方法并未考虑这些因素对氧传质所带来的重大显著变化。
[0008]2)现有标准测试方法仅考虑气源为空气，未考虑含氧量不同的气源对曝气过程性能的影响。因此为了得到更具有工程指导意义的方法，需要考虑不同含氧量的气源对曝气性能的影响。
[0009]3)对于不同型号、规格、规模的设备，设备参数性能不统一，我们需要建立一个公平的评价方法，满足不同设备在相对同一的条件下进行对比、评价。
[0010]现有的标准只有测试、计算方法进行介绍，并没有对测试条件以及不同设备在不同容积水池情况下进行限定，会导致曝气器的测试性能在不同条件下得出来不同的性能参数结果，并且结果不具有实际指导意义。
技术实现思路
[0011]为了克服现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种含氧气体与水溶液混合装置的曝气性能评价方法。
[0012]为解决上述技术问题，本专利技术采用如下技术方案包括：
[0013]本申请提供了一种含氧气体与水溶液混合装置的曝气性能评价方法，包括以下步骤：
[0014]S1.确定输入含氧气体中氧气含量；
[0015]S2.确定待测试装置循环泵流量；
[0016]S3.确定待评价装置的单次测试实验的循环频次，根据循环泵流量和循环频次得出测试条件的水溶液体积；所述循环频次为待测试装置循环泵流量与测试条件的水溶液体积的比值；
[0017]S4.开启待测试装置使测试容器中的水溶液循环流动，加入消氧剂使得水溶液溶解氧小于0.5mg/L并稳定后，调节气体流量向水溶液输入含氧气体；
[0018]S5.记录溶解氧及对应时间数值；
[0019]S6.重复步骤S1
‑
S5,获得在不同循环频次、不同液气比下的随时间变化的溶解氧数值；所述液气比为循环泵流量与含氧气体流量的比值；
[0020]S7.根据溶解氧数值计算得出在不同循环频次以及不同液气比下的待测气液混合装置的系列曝气性能参数；并以液气比为横坐标，曝气性能参数为纵坐标绘制各曝气性能参数的图或表；所述曝气性能参数包括KLa、SOTR、SOTE、SAE中的至少一项。
[0021]本专利技术所述的循环频次和液气比均未无量纲参数。
[0022]本专利技术的一个实施例中，步骤S1中，所述氧气含量为体积百分含量、摩尔百分含量或质量百分含量中的任一种；
[0023]步骤S3中，所述水溶液为纯水、清水、自来水中的任一种，其水质指标TDS应小于2000mg/L。
[0024]本专利技术一个实施例中，步骤S3中，所述循环频次为0.01
‑
100；
[0025]所述含氧气体与水溶液混合装置为具有气液混合功能的装置，包括射流曝气器、气液混合泵、文丘里管、膜曝气、微纳米气泡设备中的任一种，但不限于此。
[0026]本专利技术一个实施例中，步骤S7中，根据以下公式(1)
‑
(10)计算KLa、SOTR、SOTE、SAE：
[0027][0028]公式(1)中，C为曝气时间t相对应的水中溶解氧浓度值,mg/L；t为时间，min；C0为0时刻对应的溶解氧浓度值，mg/L；为达到稳态时的溶解氧浓度值，mg/L；K
L
a为氧传质系数，1/min；
[0029][0030]K
L
a
s
＝K
L
a
×
θ
20
‑
T
ꢀꢀ
(3)
[0031][0032][0033][0034]公式(2)
‑
(6)中，SOTR为标准氧传质速率，kg/h；K
L
a
s
为标准状态、测试条件下的氧总传质系数，1/min；为标准状态下测试点的饱和溶解氧浓度值，mg/L；V为测试容器中水溶液的体积，m3；θ为温度修正经验系数，取1.024；T为试验时的平均水温，℃；为达到稳态时的溶解氧浓度值，mg/L；τ为温度修正系数；Ω为压力校正因子；为101.235kPa大气压、测试水温下的饱和溶解氧浓度值，mg/L；为标准状态下的饱和溶解氧浓度值，mg/L；P
b
为测试时气体的绝对压力，kPa；P
b0
为101.235kPa；
[0035][0036][0037]公式(7)
‑
(8)中，SOTE为标准氧传质效率，％；Wo2为含氧气体中氧气的质量流量，kg/h；ρ为测试温度下，含氧气体的密度,kg/m3；Q
b
为含氧气体的实际流量，m3/h；Vol％(氧气)为含有气体中氧气的体积百分含量；
[0038][0039]P＝P1+P2
ꢀꢀ
(10)
[0040]公式(9)
‑
(10)中，SAE为标准曝气效率，kg/(kW
·
h)；P为待测试装置所需要的总功率，KW；P1为水溶液循环需要的实际功率，KW；P2为含氧气体的制备成本折算功率及进入装置过程所需要的实际功率总和，KW。
[0041]本专利技术的计算公式中，由于采本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种含氧气体与水溶液混合装置的曝气性能评价方法，其特征在于，包括以下步骤：S1.确定输入含氧气体中氧气含量：S2.确定待测试装置循环泵流量；S3.确定待评价装置的单次测试实验的循环频次，根据循环泵流量和循环频次得出测试条件的水溶液体积；所述循环频次为待测试装置循环泵流量与测试条件的水溶液体积的比值；S4.开启待测试装置使测试容器中的水溶液循环流动，加入消氧剂使得水溶液溶解氧小于0.5mg/L并稳定后，调节气体流量向水溶液输入含氧气体；S5.记录溶解氧及对应时间数值；S6.重复步骤S1
‑
S5,获得在不同循环频次、不同液气比下的随时间变化的溶解氧数值；所述液气比为循环泵流量与含氧气体流量的比值；S7.根据溶解氧数值计算得出在不同循环频次以及不同液气比下的待测气液混合装置的系列曝气性能参数；并以液气比为横坐标，曝气性能参数为纵坐标绘制各曝气性能参数的图或表；所述曝气性能参数包括KLa、SOTR、SOTE、SAE中的至少一项。2.根据权利要求1所述的含氧气体与水溶液混合装置的曝气性能评价方法，其特征在于，步骤S1中，所述氧气含量为体积百分含量、摩尔百分含量或质量百分含量中的任一种；步骤S3中，所述水溶液为纯水、清水、自来水中的任一种，其水质指标TDS应小于2000mg/L。3.根据权利要求1所述的含氧气体与水溶液混合装置的曝气性能评价方法，其特征在于，步骤S3中，所述循环频次为0.01
‑
100。4.根据权利要求1所述的含氧气体与水溶液混合装置的曝气性能评价方法，其特征在于，所述含氧气体与水溶液混合装置为具有气液混合功能的装置，包括射流曝气器、气液混合泵、文丘里管、膜曝气、微纳米气泡设备中的任一种。5.根据权利要求1所述的含氧气体与水溶液混合装置的曝气性能评价方法，其特征在于，步骤S7中，根据以下公式(1)
‑
(10)计算KLa、SOTR、SOTE、SAE：公式(1)中，C为曝气时间t相对应的水中溶解氧浓度值,mg/L；t为时间，min；C0为0时刻对应的溶解氧浓度值，mg/L；为达到稳态时的溶解氧浓度值，mg/L；K
L
a为氧传质系数，1/min；K
L
a
s
＝K
L
a
×
θ20‑
T
ꢀꢀꢀꢀꢀ
(3)(3)
公式(2)
‑
(6)中，SOTR为标准氧传质速率，kg/h；为标准状态、测试条件下的氧总传质系数，1/min；为标准状态下测试点的饱和溶解氧浓度值，...
【专利技术属性】
技术研发人员：兰清泉，王瑞琦，黄静，
申请(专利权)人：南京天祺超氧科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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