一种尾气法氧转移效率分析仪

樊昕

摘 要：基于尾气法的氧转移效率分析仪是一种实时测量氧转移效率（OTE）的便携式分析仪，可用于监测微孔曝气器的性能，进而达到降低能源成本的目的。用一个或多个漂浮在曝气池的罩子收集尾气，对其进行气体分析，便可以得到水池中的局部的氧转移效率，无须干扰曝气过程。并具有防进水保护、自动采集气体、自动校准等功能，可调节气体流量以适用不同曝气场合，便于操作和维护。

关键词：氧转移效率;分析仪;尾气;微孔曝气

中图分类号：O657 文献标志码：A

0 绪论

污水处理中曝气是活性污泥处理过程中必需的操作，而一般曝气过程所消耗的电量占总能耗的45%～65%。70年代以来，微孔曝气就被认为比粗泡曝气和机械曝气更能节省能源，但由于微孔曝气器上的细孔易被污染并结垢，会影响曝气效率，需要经常清洗，因此可以根据氧的转移效率来控制清洗的时间和曝气量，以节省不必要的能耗。

虽然根据传统的溶解氧法（CJ/T 3015.2—1993 曝气器清水充氧性能测定）可以检测氧转移效率，但是却需要加入药剂，并且整个反应过程只能得到一个氧转移效率值，尾气法是唯一可以实时测量氧转移效率的方法。但是对于尾气法测量氧转移效率，目前国外的资料仅限用于科研的试验装置，国内有关研究相对滞后，相关试验装置的文献也很少。到目前，国内外均没有成熟的专门用于氧转移效率测量的产品。因此研发能够现场使用、操作方便、结果直观的便携式产品意义重大。

1 氧转移效率概述

氧转移效率（Oxygen transfer efficiency，简称OTE）或氧气利用率是指转移到混合液中的氧量占总供氧量的百分比，是考察曝气效率中的参数之一，如式（1）。

2 尾气法氧转移效率分析仪

虽然根据传统的溶解氧法可以检测氧转移效率，但是却需要加入药剂，并且整个反应过程只能得到一个氧转移效率值，而尾气法是唯一可以实时测量氧转移效率的方法。

尾气法氧转移效率分析仪（图1）是一种实时测量氧转移效率的便携式仪表。用一个或多个漂浮在曝气池的罩子收集尾气，对尾气进行气体分析，测量其中的二氧化碳、氧气和水蒸气的含量，经计算后便可以得到水池中的氧转移效率。仪表为便携式仪表，方便携带与搬运，并实时显示OTE值。

其可以不干扰曝气过程就能得到氧转移效率;测量得到的是实时数据;精度高;无需专业的人员进行复杂的操作和维护，全部为自动控制;便携式仪表，使用时只要将尾气罩放入池中，插上尾气管、电源即可。

3 尾气法氧转移效率的原理

4 氧转移效率分析仪系统结构（图2）

整个气路结构要保证气体流动通畅和與外界的密闭性。尾气采样泵选用低功耗、低噪声的微型真空泵。采集尾气时需要利用压力控制开关可避免在尾气泵过采样时导致尾气罩内产生负压而引起采气装置进水。气体分析室主要是保证各种气体分析传感器的安装方便，并充分满足各个气体传感器的测量条件。尾气和空气利用三通阀进行交叉抽取，以空气作为参考气体可校准各个传感器，同时可减少因传感器自身的误差导致OTE的误差。流量计用于控制抽取尾气的流量，以适用于曝气量不同的各种场合。

处理器为触摸屏，分析处理采集到的各个气体测量数据，并显示OTE的最终结果。系统可定时采集尾气和空气，无需人员陪护;也可手动诊断系统的各个器件状态;可自动保存历史数据，并可用U盘以EXCEL格式导出，便于查看和分析数据;根据参比空气可定时自动校准气体传感器，减小误差的干扰。

尾气罩顶部有气孔，使用时可与管路连接。置于尾气罩外部或内部的气胎可以避免尾气罩沉入水下。

4 实验测试

4.1 实验室试验

10m实验塔中加入6t～7t清水，加入1kg无水亚硫酸钠，曝气时观察氧利用率OTE的值，分别用溶解氧法计算OTE和用尾气法氧转移效率分析仪测量OTE。

测试后发现，尾气法测量得到的氧转移效率与传统方法的示值误差在10%以内，并且溶解氧法易加入人为影响而导致数据不一致;利用尾气法氧转移效率分析仪的实时测量，可明显看出氧利用率的变化趋势。

4.2 现场试验

分别在天竺污水厂曝气池的进水口和出水口抽取尾气进行测试，发现曝气池进水口OTE稳定后的值为19%，曝气池出水口OTE稳定后的值为12%。进水口的氧利用率比出水口的氧利用率高，符合理论效果。

结论

尾气法氧转移效率分析仪实现自动化尾气采集和分析，直观的给出氧气利用率。可在此测量结果的基础上结合实际工艺进一步给出报警、提示等直接指导生产的信息，对于提高微孔曝气器性能、节省能源具有一定意义。

参考文献

[1]CJ/T 3015.2—1993，曝气器清水充氧性能测定[S].

[2] 汪慧贞.混合曝气系统充氧效率的探讨[J].中国给水排水，1994，10（3）：16-19.

[3]戴克志.曝气池尾气分析装置的研究[J].中国给水排水，1993，9（1）：21-23.