雙管射流曝氣器技術(shù)研制工作報(bào)告

孫建鋒 周新乃

DOI：10.16660/j.cnki.1674-098X.2016.07.072

摘 要：一種新型的曝氣充氧方式，雙管射流曝氣器利用射流噴嘴向污水處理好氧池中傳送空氣中的氧氣。液體以高速?lài)娚渫ㄟ^(guò)水氣混合室，使水氣混合室形成真空，通過(guò)吸入大量空氣，在水射流作用下被分割為大量極其微小的氣泡，與水形成混合液通過(guò)擴(kuò)散管時(shí)流速減緩，壓力加大，形成強(qiáng)力噴射流從出流部件噴出，對(duì)混合液起到曝氣、混合攪拌等作用。工藝特點(diǎn)為：氧利用率高、氧氣傳遞和水力攪拌同時(shí)進(jìn)行，能耗低、運(yùn)行費(fèi)用節(jié)省，使用壽命長(zhǎng)、維護(hù)操作方便。

關(guān)鍵詞：污水 射流曝氣 曝氣器 水泵 風(fēng)機(jī) 充氧設(shè)備

中圖分類(lèi)號(hào)：X703 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2016）03（a）-0072-02

1 雙管射流曝氣原理

1.1 射流曝氣系統(tǒng)的核心

射流曝氣器是由玻璃鋼（FRP）制成，水泵出水通過(guò)射流器噴口，隨著噴嘴直徑變小，液體以極高的速度噴射通過(guò)水氣混合室，使水氣混合室形成真空。通過(guò)吸氣口吸入大量空氣，吸入的空氣在水射流作用下被分割為大量極其微小的氣泡，與水形成混合液通過(guò)擴(kuò)散管時(shí)流速減緩，壓力加大，形成強(qiáng)力噴射流從出流部件噴出，對(duì)混合液起到曝氣、混合攪拌等作用。由于氣泡經(jīng)過(guò)多次切割、混合后，形成無(wú)數(shù)的細(xì)小氣泡，表面積很大，所以增加了氧利用率，同時(shí)氣泡直徑小，行走路線為“L”型，上升速度慢，從而增加了氣液接觸時(shí)間，促使氣液接觸充分，具有高效充氧和攪拌功能。其設(shè)備主要由射流器、水泵、相應(yīng)的配水管組成，其中射流器是其核心設(shè)備，由噴嘴、氣腔、水（氣）管三部分組成，是利用射流負(fù)壓原理發(fā)展起來(lái)的一種曝氣方式。

1.2 雙管射流曝氣器具有充氧曝氣和混合攪拌的雙重功能

充氧工作原理在射流曝氣器內(nèi)，工作介質(zhì)（供水管內(nèi)污水）經(jīng)內(nèi)噴嘴高速?lài)娚洌M(jìn)入混合腔后與引射介質(zhì)（供氣管內(nèi)壓縮空氣）接觸，對(duì)引射介質(zhì)進(jìn)行切割、吸收和分散，使空氣中的氧迅速溶解到工作介質(zhì)中，同時(shí)形成新的氣液混合流。在射流曝氣器外，混合流體經(jīng)外噴嘴噴射，進(jìn)入曝氣池后與待處理水、污泥接觸、碰撞，一方面工作介質(zhì)中的溶解氧直接進(jìn)入污水：另一方面混合流中的氣泡在接觸與碰撞被進(jìn)一步切割、吸收和分散。微小氣泡因浮力在上升過(guò)程中繼續(xù)與待處理水進(jìn)行氧的傳遞和擴(kuò)散。最后，由于大量上升氣泡的翻涌，形成垂直紊流，將部分氣泡重新卷入，延長(zhǎng)了微小氣泡與待處理水之間的氧的傳遞和擴(kuò)散。射流曝氣器的氧傳遞過(guò)程比較復(fù)雜，氧傳移的途徑比較多，因此該射流曝氣器的氧利用率很高?；旌蠑嚢柙恚涸谇袛鄩毫鈺r(shí)，工作介質(zhì)通過(guò)內(nèi)噴嘴高速?lài)姵?，周?chē)退僖后w被強(qiáng)烈卷入并進(jìn)行動(dòng)量交換，卷入部分又加入噴射主流，射流斷面不斷擴(kuò)大，攜帶流量不斷增加，流速逐步降低，周而復(fù)始，最終實(shí)現(xiàn)對(duì)待處理水的無(wú)氧混合攪拌。

2 雙管射流曝氣結(jié)構(gòu)

（1）雙管射流曝氣系統(tǒng)由供氣風(fēng)機(jī)、潛水泵或干式管道泵、射流曝氣器、供氣（水）管道、連接架、管道支架等部分組成。

（2）雙管射流曝氣器依靠大量的循環(huán)水將低壓空氣盡量分散地送入好氧池中。

循環(huán)水通過(guò)內(nèi)部出口進(jìn)入混合室，同時(shí)空氣進(jìn)入混合室，高速流動(dòng)的循環(huán)水切割空氣形成氣液之間的渦流擴(kuò)散，氣液混合流體從外部噴嘴高速?lài)姵觯瑱M向和豎向的動(dòng)能將周?chē)后w攪動(dòng)，在池內(nèi)形成強(qiáng)烈的混合。

（3）組成部件和射流器結(jié)構(gòu)。

①風(fēng)機(jī)。供氣風(fēng)機(jī)選用羅茨風(fēng)機(jī)或離心鼓風(fēng)機(jī)。

②水泵。選用常規(guī)潛水泵或干式循環(huán)泵，潛水泵采用自耦安裝形式，方便以后維護(hù)檢修。

③射流曝氣器。整個(gè)曝氣系統(tǒng)的核心。該射流器由供水管、供氣管、混合腔（內(nèi)外噴嘴之間）、外噴嘴、內(nèi)噴嘴、氣腔六部分組成。

④底部固定：U型抱箍、可調(diào)支架、固定底板等組成。

3 雙管射流曝氣器河水中充氧性能參數(shù)

雙管射流曝氣器河水中沖氧性能參數(shù)如表1所示。

由表1得出結(jié)果：在氣水比為2∶1的時(shí)候，動(dòng)力效率、氧利用率和充氧能力較高。

4 雙管射流曝氣器技術(shù)特點(diǎn)

4.1 氧利用率高

射流曝氣器的用高速流動(dòng)的液體不斷切割空氣，將進(jìn)入混合腔內(nèi)的空氣與水充分混合后射流到池內(nèi)，除了與空氣中的小氣泡在液體中擴(kuò)散效率高，射流曝氣器的紊流狀態(tài)使氣液接觸面不斷更新，有利于氧氣的傳遞，同時(shí)由于射流形成一定的負(fù)壓，射流器安裝深度可大于風(fēng)機(jī)額定風(fēng)壓，好氧池的加深，也增加了氧的利用率。

4.2 適用性強(qiáng)

適合于各種水質(zhì)，雙管射流曝氣器可以在供氧和攪拌之間手動(dòng)進(jìn)行單獨(dú)控制。這使操作工可以根據(jù)需要調(diào)節(jié)空氣量的大小，而維持?jǐn)嚢杩梢酝ㄟ^(guò)循環(huán)液。結(jié)合手工和自動(dòng)儀控制，可以在低負(fù)荷時(shí)節(jié)省能耗。通過(guò)停止供氣維持?jǐn)嚢鑼?duì)厭氧/好氧交替循環(huán)的生化系統(tǒng)是非常理想的，通過(guò)工藝布置可自然產(chǎn)生硝化與反硝化過(guò)程。

4.3 操作維護(hù)簡(jiǎn)便

射流曝氣器完全利用普通的附屬設(shè)備，例如離心泵和離心風(fēng)機(jī)，所有移動(dòng)部件都設(shè)在池外方便維修。射流曝氣器的大口徑射流口和高速射流速度可有效地防止堵塞、耐磨耐腐蝕材質(zhì)可保證長(zhǎng)期使用而不用維護(hù)，同時(shí)射流器不需要覆蓋整個(gè)池底安裝，能節(jié)省很多安裝時(shí)間和安裝費(fèi)用。

4.4 能耗低

射流曝氣器可以根據(jù)好氧池進(jìn)水量和水質(zhì)的需要調(diào)節(jié)空氣量和進(jìn)水量的大小，可以在低負(fù)荷時(shí)節(jié)省能耗。

4.5 使用壽命長(zhǎng)

采用特殊增強(qiáng)FRP材質(zhì)，防腐蝕、抗老化、耐磨損性能優(yōu)越，使用壽命超長(zhǎng)。

5 某污水廠改造前后二種曝氣方式的經(jīng)濟(jì)性分析比較

分析：在曝氣和混合兩方面綜合考慮下，運(yùn)行功率兩者差不多。設(shè)備造價(jià)，維護(hù)周期和使用壽命等方面雙管射流曝氣優(yōu)勢(shì)明顯。（見(jiàn)表2）

6 結(jié)語(yǔ)

當(dāng)今污水生化處理系統(tǒng)中采用較多的是微孔曝氣器，但由于微孔曝氣器易破裂易堵塞、難維護(hù)、壽命短。雙管射流曝氣器具有節(jié)能、多功能、免維護(hù)、防止污泥膨脹等諸多優(yōu)點(diǎn)，不僅在高濃度有機(jī)污染廢水的治理方面具有高度的適用性，也在其他市政污水處理等領(lǐng)域中具有廣闊的應(yīng)用前景。

參考文獻(xiàn)

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