与射流曝气器充氧性能相关的一些因素

第24卷第4期2004年4月工业水处理IndustrialWaterTreatmentVa1.24No.4Apr.,2004与射流曝气器充氧性能相关的一些因素姚萌，贺延龄(西安交通大学环境科学与工程系，陕西西安710049)厂摘要〕从测定曝气器充氧性能的实验方法、射流曝气器的结构和工作条件二方面分析了与射流曝气器充氧性能相关的因素。着重论述了对研发射流曝气器比较重要的结构类型和供气方式【关锹词〕射流曝气器;曝气;射流器f中图分类号〕X703.3[文献标识491BI文章编号}1005一829X(2004)04一0074一03目前曝气方式主要有机械曝气、鼓风曝气、射流曝气。射流曝气器具有以下的优点:射流曝气器的氧总传质系数大，氧利用率高，氧动力转移效率高;构造简单，工作可靠，运转灵活，便于调节;一般喷嘴D20mm，不易堵塞，易维修管理;当采用自吸式射流曝气器时，可取消鼓风机，消除噪音污染;射流曝气器混合部内，由于射流的紊动及能量交换作用，形成了剧烈的混掺现象，不仅在瞬间(0.01s)完成了氧从气相向液相中的转移，而且射流曝气的工作水流用进水和回流污泥的混合液或曝气池混合液，因此在混合部内迅速地进行着泥(微生物)一水(有机物)-气(溶解氧)三者间的传质与生化反应，这是一个在特定条件下发生的快速生物反应与三相间传质的综合过程;活性污泥好，基质降解常数较其他活性污泥法高，所需曝气时间短，土建投资省，占地面积小〔’〕。射流曝气是介于机械曝气和气泡扩散装置这二者之间的一种曝气设备，它利用气泡扩散和水力剪切这两个作用达到曝气和混合的目的〔“」。把射流曝气作为一种污水处理的生化处理系统运行。探讨各种射流器的充氧原理，综合射流器、池型、工艺配置，包括与之相称的合理的沉淀池及污泥处理等加以全面试验研究，提出合理的设计参数及运行参数，从而使射流曝气法更加具有普遍性。1射流曝气结构(1)喷嘴形状。射流曝气器采用的喷嘴形状有多种，有圆管形状喷嘴、狭缝状喷嘴、径向射流喷嘴、有转子的喷嘴等。其中由拜耳公司研制的第二代“狭缝射流器”的特点是将喷嘴和混合管的圆管状形状改为扁的狭缝状，混合管沿长度方向的断面积保持不变，只是由开始的圆断面积逐步过渡到狭缝状的断面。这样在面积不变的条件下增大了射流束的周长，强化了射流束中心部分与吸人气体之间的紊动混合，产生大量的小气泡，提高了动力效率〔，〕。赫斯特公司研制的‘’径向射流喷嘴”，由液体喷嘴、转向锥体和转向盘三部分构成。锥体与转向盘之间有很窄的狭缝，相当于混合管。高速水流自下而土由喷嘴喷出，空气则由上而下压人，两者在狭缝中进行剧烈混合，产生小气泡。这些小气泡随水流经转向盘变为沿径向分布的射流。这种设计有效的防止了气泡并聚现象。以上两种类型的射流器在17m水深的条件下达到了3.8kg/(kW-h)的充氧动力效率。P.Havelka等人研究了射流器喷嘴形状对吸人空气量以及在环流反应器中气含率的影响。试验结果表明，在喷嘴中嵌人转子提高了吸人空气量并有效提高了射流器的运行灵活度和扩散效率。液相射流束旋转的程度由一个无因次转子数表示，定义为角动量与轴向动量的比值Swb。试验得出最优的转子数Swb(与转子自身参数有关)为0.12和0.15[41o理论上嵌入的转子将液相部分轴向动量转化为角动量，在转子的Swb合适的情况下，液相射流束随之旋转并成为分散相，射流的能量用来吸人气体和压缩气体。(2)喷嘴收缩角(对圆锥形收缩喷嘴)或喷嘴直径。由于射流曝气器的工作介质为废水或废水与活性污泥的混合物，为防止喷口堵塞，喷口直径不宜太小，也不宜过大，一般为25mm左右。例如美国威尔逊式射流器，将喷嘴直径扩大到25.4mm以上，减少了设备成本费及维修费，并解决了堵塞问题[5(3)吸气室。吸气室一般为圆筒状，气体截面积为喷嘴出口面积的6-10倍，一般吸人气体的进人-74-万方数据工业水处理2004一04,24(4)姚萌.等:与射流曝气器充氧性能相关的一些因素方向和工作水的进人方向的夹角以40-600为宜。(4)喉管和扩散管。喉管是射流曝气器的一个关键部件，喉管的长度及大小对加强氧的转移作用以及充分发挥活性污泥的生物学特性具有重要作用。根据长径比LID的大小，射流器分为长喉管和短喉管两种。短喉管的长径比LID在4一10之间，射流能量利用不充分，在气液两相还未充分混合之前就离开了喉管，造成能量的浪费，但是此种情况压缩比大，适合高背压情况[6]长喉管的长径比与喉管面积比m(喉管截面与喷口截面的比值)有关，长径比一般在60以上。长喉管能够充分利用射流能量，但是也不宜过长。混合管过长时，中心部分的射流束较难与气体起混合切割作用，并增大了摩擦阻力，浪费了中心部分射流束动能，引起动力效率下降。扩散管起着由动能逐渐向压能转化的作用，以此减少能量的损失。扩散管的大小影响到吸