雙管射流曝氣器技術研制工作報告

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。液體以高速噴射通過水氣混合室，使水氣混合室形成真空，通過吸入大量空氣，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擴散管時流速減緩，壓力加大，形成強力噴射流從出流部件噴出，對混合液起到曝氣、混合攪拌等作用。工藝特點為：氧利用率高、氧氣傳遞和水力攪拌同時進行，能耗低、運行費用節省，使用壽命長、維護操作方便。

關鍵詞：污水 射流曝氣 曝氣器 水泵 風機 充氧設備

中圖分類號：X703 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2016）03（a）-0072-02

1 雙管射流曝氣原理

1.1 射流曝氣系統的核心

射流曝氣器是由玻璃鋼（FRP）制成，水泵出水通過射流器噴口，隨著噴嘴直徑變小，液體以極高的速度噴射通過水氣混合室，使水氣混合室形成真空。通過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擴散管時流速減緩，壓力加大，形成強力噴射流從出流部件噴出，對混合液起到曝氣、混合攪拌等作用。由于氣泡經過多次切割、混合后，形成無數的細小氣泡，表面積很大，所以增加了氧利用率，同時氣泡直徑小，行走路線為“L”型，上升速度慢，從而增加了氣液接觸時間，促使氣液接觸充分，具有高效充氧和攪拌功能。其設備主要由射流器、水泵、相應的配水管組成，其中射流器是其核心設備，由噴嘴、氣腔、水（氣）管三部分組成，是利用射流負壓原理發展起來的一種曝氣方式。

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，工作介質（供水管內污水）經內噴嘴高速噴射，進入混合腔后與引射介質（供氣管內壓縮空氣）接觸，對引射介質進行切割、吸收和分散，使空氣中的氧迅速溶解到工作介質中，同時形成新的氣液混合流。在射流曝氣器外，混合流體經外噴嘴噴射，進入曝氣池后與待處理水、污泥接觸、碰撞，一方面工作介質中的溶解氧直接進入污水：另一方面混合流中的氣泡在接觸與碰撞被進一步切割、吸收和分散。微小氣泡因浮力在上升過程中繼續與待處理水進行氧的傳遞和擴散。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，延長了微小氣泡與待處理水之間的氧的傳遞和擴散。射流曝氣器的氧傳遞過程比較復雜，氧傳移的途徑比較多，因此該射流曝氣器的氧利用率很高。混合攪拌原理：在切斷壓力供氣時，工作介質通過內噴嘴高速噴出，周圍低速液體被強烈卷入并進行動量交換，卷入部分又加入噴射主流，射流斷面不斷擴大，攜帶流量不斷增加，流速逐步降低，周而復始，最終實現對待處理水的無氧混合攪拌。

2 雙管射流曝氣結構

（1）雙管射流曝氣系統由供氣風機、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水將低壓空氣盡量分散地送入好氧池中。

循環水通過內部出口進入混合室，同時空氣進入混合室，高速流動的循環水切割空氣形成氣液之間的渦流擴散，氣液混合流體從外部噴嘴高速噴出，橫向和豎向的動能將周圍液體攪動，在池內形成強烈的混合。

（3）組成部件和射流器結構。

①風機。供氣風機選用羅茨風機或離心鼓風機。

②水泵。選用常規潛水泵或干式循環泵，潛水泵采用自耦安裝形式，方便以后維護檢修。

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

④底部固定：U型抱箍、可調支架、固定底板等組成。

3 雙管射流曝氣器河水中充氧性能參數

雙管射流曝氣器河水中沖氧性能參數如表1所示。

由表1得出結果：在氣水比為2∶1的時候，動力效率、氧利用率和充氧能力較高。

4 雙管射流曝氣器技術特點

4.1 氧利用率高

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

4.2 適用性強

適合于各種水質，雙管射流曝氣器可以在供氧和攪拌之間手動進行單獨控制。這使操作工可以根據需要調節空氣量的大小，而維持攪拌可以通過循環液。結合手工和自動儀控制，可以在低負荷時節省能耗。通過停止供氣維持攪拌對厭氧/好氧交替循環的生化系統是非常理想的，通過工藝布置可自然產生硝化與反硝化過程。

4.3 操作維護簡便

射流曝氣器完全利用普通的附屬設備，例如離心泵和離心風機，所有移動部件都設在池外方便維修。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、耐磨耐腐蝕材質可保證長期使用而不用維護，同時射流器不需要覆蓋整個池底安裝，能節省很多安裝時間和安裝費用。

4.4 能耗低

射流曝氣器可以根據好氧池進水量和水質的需要調節空氣量和進水量的大小，可以在低負荷時節省能耗。

4.5 使用壽命長

采用特殊增強FRP材質，防腐蝕、抗老化、耐磨損性能優越，使用壽命超長。

5 某污水廠改造前后二種曝氣方式的經濟性分析比較

分析：在曝氣和混合兩方面綜合考慮下，運行功率兩者差不多。設備造價，維護周期和使用壽命等方面雙管射流曝氣優勢明顯。（見表2）

6 結語

當今污水生化處理系統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、壽命短。雙管射流曝氣器具有節能、多功能、免維護、防止污泥膨脹等諸多優點，不僅在高濃度有機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域中具有廣闊的應用前景。

參考文獻

[1] 林秀麗，白英麗，陳寶智.300 kA鋁電解槽氣罩內氣流運動的模擬研究[C]//中國職業安全健康協會2007年學術年會論文集.2007.