曝氣脫除硫化氫

任務

決定污水中氧化硫化氫的理論空氣量。這個空氣量可以很準確地估算，從而決定所用噴射器的條件和型號。

A. 水的化學性質

水的 pH 值不像氧化沉降鐵錳離子那麼重要。對於硫化氫，pH 值保持在 6.8～7.5 即可。在這個 pH 值下，硫化氫分解成離子形態：H2S → 2H+ + S2-。S 離子才是可以自由地和氧發生反應。

B. 其他因素

硫化氫的空氣氧化不是立即發生的。因此必須要有停留時間，或接觸槽提供足夠的時間讓反應和沉降發生。視實際條件而定，接觸時間為 5～15 分鐘。

C. 反應方程式

2H2S + O2 → 2H2O + 2S0
注：S0 是单质硫。

D. 反應比率

硫的原子量為 32.06，一個氧分子與 2 個硫原子反應，氧的分子量為 31.999。反應比率為 31.999 / 32.06 = 0.9981 或 1.0，這表示 1 mg/L 的氧可以氧化 2 mg/L 的硫化氫（以硫為單位計量）。

E. 殘留氧

1. 提供硫化氫波動時的緩衝。
2. 使水質更好。
3. 使混合更好，硫化氫和氧的反應更充分更快。水中殘留氧應為 5 mg/L。如果水中已有初始氧，則殘留氧的數值應為 5 mg/L 減初始氧。

F. 理論需氧量

氧化硫化氫的理論需氧量計算公式：

理论需氧量 = [Xs · (S)] + R
X = 硫化氢反应系数
(S) = 硫化氢浓度，mg/L（以硫计）
R = 最终残留氧 = (5.0 - 初始氧) mg/L
示例：(S) = 25 mg/L，初始氧 = 0.0 mg/L
需氧量 = (1.0) × (25) + (5.0 - 0.0) = 25 + 5 = 30 mg/L 水流量

G. 理論空氣需要量

空氣在 20°C、1 個大氣壓下的密度為 1.2047 g/L。在這個條件下空氣的含氧量為 20.95%，於是 1 公升空氣含有 (1.2047 g/L) × (0.2095) = 0.2524 g/L = 252.4 mg/L 的空氣氧。對氧化硫化氫所需的理論空氣量計算而言，需要知道水的流量；如果硫化氫含量水平已知，則用千升作為水流量的計量單位較為方便。

示例：以上数据为例，并且水流量为 100 L/min。
理论空气需要量 = (100 L/min) × (30 mg/L) / 252.4 mg/L = 11.89 L/min 空气

H. 實際空氣需要量

曝氣器的氧傳遞效率低至 5%，高至射流器的 25～35%。對 GW 射流器可取保守值 25%。因此實際空氣需要量是理論空氣需要量的 4 倍。所以，實際空氣需要量為 47.6 L/min。取決於特殊情況，可取一定的安全係數，實際空氣需要量可在此基礎上再增加 10～20%。