一種尾氣法氧轉(zhuǎn)移效率分析儀

樊昕

摘 要：基于尾氣法的氧轉(zhuǎn)移效率分析儀是一種實(shí)時(shí)測量氧轉(zhuǎn)移效率（OTE）的便攜式分析儀，可用于監(jiān)測微孔曝氣器的性能，進(jìn)而達(dá)到降低能源成本的目的。用一個(gè)或多個(gè)漂浮在曝氣池的罩子收集尾氣，對(duì)其進(jìn)行氣體分析，便可以得到水池中的局部的氧轉(zhuǎn)移效率，無須干擾曝氣過程。并具有防進(jìn)水保護(hù)、自動(dòng)采集氣體、自動(dòng)校準(zhǔn)等功能，可調(diào)節(jié)氣體流量以適用不同曝氣場合，便于操作和維護(hù)。

關(guān)鍵詞：氧轉(zhuǎn)移效率;分析儀;尾氣;微孔曝氣

中圖分類號(hào)：O657 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

0 緒論

污水處理中曝氣是活性污泥處理過程中必需的操作，而一般曝氣過程所消耗的電量占總能耗的45%～65%。70年代以來，微孔曝氣就被認(rèn)為比粗泡曝氣和機(jī)械曝氣更能節(jié)省能源，但由于微孔曝氣器上的細(xì)孔易被污染并結(jié)垢，會(huì)影響曝氣效率，需要經(jīng)常清洗，因此可以根據(jù)氧的轉(zhuǎn)移效率來控制清洗的時(shí)間和曝氣量，以節(jié)省不必要的能耗。

雖然根據(jù)傳統(tǒng)的溶解氧法（CJ/T 3015.2—1993 曝氣器清水充氧性能測定）可以檢測氧轉(zhuǎn)移效率，但是卻需要加入藥劑，并且整個(gè)反應(yīng)過程只能得到一個(gè)氧轉(zhuǎn)移效率值，尾氣法是唯一可以實(shí)時(shí)測量氧轉(zhuǎn)移效率的方法。但是對(duì)于尾氣法測量氧轉(zhuǎn)移效率，目前國外的資料僅限用于科研的試驗(yàn)裝置，國內(nèi)有關(guān)研究相對(duì)滯后，相關(guān)試驗(yàn)裝置的文獻(xiàn)也很少。到目前，國內(nèi)外均沒有成熟的專門用于氧轉(zhuǎn)移效率測量的產(chǎn)品。因此研發(fā)能夠現(xiàn)場使用、操作方便、結(jié)果直觀的便攜式產(chǎn)品意義重大。

1 氧轉(zhuǎn)移效率概述

氧轉(zhuǎn)移效率（Oxygen transfer efficiency，簡稱OTE）或氧氣利用率是指轉(zhuǎn)移到混合液中的氧量占總供氧量的百分比，是考察曝氣效率中的參數(shù)之一，如式（1）。

2 尾氣法氧轉(zhuǎn)移效率分析儀

雖然根據(jù)傳統(tǒng)的溶解氧法可以檢測氧轉(zhuǎn)移效率，但是卻需要加入藥劑，并且整個(gè)反應(yīng)過程只能得到一個(gè)氧轉(zhuǎn)移效率值，而尾氣法是唯一可以實(shí)時(shí)測量氧轉(zhuǎn)移效率的方法。

尾氣法氧轉(zhuǎn)移效率分析儀（圖1）是一種實(shí)時(shí)測量氧轉(zhuǎn)移效率的便攜式儀表。用一個(gè)或多個(gè)漂浮在曝氣池的罩子收集尾氣，對(duì)尾氣進(jìn)行氣體分析，測量其中的二氧化碳、氧氣和水蒸氣的含量，經(jīng)計(jì)算后便可以得到水池中的氧轉(zhuǎn)移效率。儀表為便攜式儀表，方便攜帶與搬運(yùn)，并實(shí)時(shí)顯示OTE值。

其可以不干擾曝氣過程就能得到氧轉(zhuǎn)移效率;測量得到的是實(shí)時(shí)數(shù)據(jù);精度高;無需專業(yè)的人員進(jìn)行復(fù)雜的操作和維護(hù)，全部為自動(dòng)控制;便攜式儀表，使用時(shí)只要將尾氣罩放入池中，插上尾氣管、電源即可。

3 尾氣法氧轉(zhuǎn)移效率的原理

4 氧轉(zhuǎn)移效率分析儀系統(tǒng)結(jié)構(gòu)（圖2）

整個(gè)氣路結(jié)構(gòu)要保證氣體流動(dòng)通暢和與外界的密閉性。尾氣采樣泵選用低功耗、低噪聲的微型真空泵。采集尾氣時(shí)需要利用壓力控制開關(guān)可避免在尾氣泵過采樣時(shí)導(dǎo)致尾氣罩內(nèi)產(chǎn)生負(fù)壓而引起采氣裝置進(jìn)水。氣體分析室主要是保證各種氣體分析傳感器的安裝方便，并充分滿足各個(gè)氣體傳感器的測量條件。尾氣和空氣利用三通閥進(jìn)行交叉抽取，以空氣作為參考?xì)怏w可校準(zhǔn)各個(gè)傳感器，同時(shí)可減少因傳感器自身的誤差導(dǎo)致OTE的誤差。流量計(jì)用于控制抽取尾氣的流量，以適用于曝氣量不同的各種場合。

處理器為觸摸屏，分析處理采集到的各個(gè)氣體測量數(shù)據(jù)，并顯示OTE的最終結(jié)果。系統(tǒng)可定時(shí)采集尾氣和空氣，無需人員陪護(hù);也可手動(dòng)診斷系統(tǒng)的各個(gè)器件狀態(tài);可自動(dòng)保存歷史數(shù)據(jù)，并可用U盤以EXCEL格式導(dǎo)出，便于查看和分析數(shù)據(jù);根據(jù)參比空氣可定時(shí)自動(dòng)校準(zhǔn)氣體傳感器，減小誤差的干擾。

尾氣罩頂部有氣孔，使用時(shí)可與管路連接。置于尾氣罩外部或內(nèi)部的氣胎可以避免尾氣罩沉入水下。

4 實(shí)驗(yàn)測試

4.1 實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)

10m實(shí)驗(yàn)塔中加入6t～7t清水，加入1kg無水亞硫酸鈉，曝氣時(shí)觀察氧利用率OTE的值，分別用溶解氧法計(jì)算OTE和用尾氣法氧轉(zhuǎn)移效率分析儀測量OTE。

測試后發(fā)現(xiàn)，尾氣法測量得到的氧轉(zhuǎn)移效率與傳統(tǒng)方法的示值誤差在10%以內(nèi)，并且溶解氧法易加入人為影響而導(dǎo)致數(shù)據(jù)不一致;利用尾氣法氧轉(zhuǎn)移效率分析儀的實(shí)時(shí)測量，可明顯看出氧利用率的變化趨勢。

4.2 現(xiàn)場試驗(yàn)

分別在天竺污水廠曝氣池的進(jìn)水口和出水口抽取尾氣進(jìn)行測試，發(fā)現(xiàn)曝氣池進(jìn)水口OTE穩(wěn)定后的值為19%，曝氣池出水口OTE穩(wěn)定后的值為12%。進(jìn)水口的氧利用率比出水口的氧利用率高，符合理論效果。

結(jié)論

尾氣法氧轉(zhuǎn)移效率分析儀實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化尾氣采集和分析，直觀的給出氧氣利用率。可在此測量結(jié)果的基礎(chǔ)上結(jié)合實(shí)際工藝進(jìn)一步給出報(bào)警、提示等直接指導(dǎo)生產(chǎn)的信息，對(duì)于提高微孔曝氣器性能、節(jié)省能源具有一定意義。

參考文獻(xiàn)

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