一种新型射流曝气器充氧性能研究
| 论文类型 | 其他 | 发表日期 | 2001-11-01 |
| 来源 | 第二届环境模拟与污染控制学术研讨会 | ||
| 作者 | 陈福泰,栾兆坤,郭立志,尚海涛,王宝泉 | ||
| 摘要 | 射流曝气是利用射流曝气器将气流或气—液混和流导入曝气池，以增加液体中氧含量的系统。该技术由于一系列优点得到了较为广泛的应用，特别是在中小型污水处理系统中。射流曝气技术的应用与完善，有赖于射流曝气器的研究与发展。常规射流器由于充氧能力和动力效率较低，限制了该技术的推广应用。本文研究成功了一种自吸式空心环流射流器。该射流器内部有一空心管，从喷嘴射出的水流是空心的，与常规射流器射出的实心水流相比，增大了气液两相的混合层、剪切层与接触面积，强化了气液两相的卷吸与掺混作用，因此能够获得较高的充氧能力和动力效率。 | ||
（中国科学院生态环境研究中心环境水化学国家重点实验室，北京 100085）
郭立志 尚海涛 王宝泉
（西安污水处理厂，西安 710077） （西安建筑科技大学, 西安 710055）
1.前言
射流曝气是利用射流曝气器将气流或气—液混和流导入曝气池，以增加液体中氧含量的系统。该技术由于一系列优点得到了较为广泛的应用，特别是在中小型污水处理系统中。
射流曝气技术的应用与完善，有赖于射流曝气器的研究与发展。常规射流器由于充氧能力和动力效率较低，限制了该技术的推广应用。本文研究成功了一种自吸式空心环流射流器。该射流器内部有一空心管，从喷嘴射出的水流是空心的，与常规射流器射出的实心水流相比，增大了气液两相的混合层、剪切层与接触面积，强化了气液两相的卷吸与掺混作用，因此能够获得较高的充氧能力和动力效率。
2.研究方法
通过理论分析与清水充氧试验，对不同结构参数的射流器，测定其不同工况下的充氧性能，最终确定射流器喷嘴与空心管的最优面积比，混合管与喷嘴的最优面积比，最佳喷嘴压力与曝气水深，喷嘴与空心管的相对位置，得到气液两相的最大接触面积与混合强度，以求得最大充氧能力和最高动力效率。 检测手段：美国ORION—862A溶解氧分析仪与化学分析碘量法相结合。本文采用了三种测试方法进行分析，即化学分析测试、取样仪器测试和在线测试。
3.结果与讨论
3.1 三种吸气方式对充氧性能的影响
射流器的吸气方式对其充氧性能有重要影响，通过对内外吸气、内吸气与外吸气三种吸气方式的比较，发现以内外吸气时充氧性能最佳。这是由于在内外吸气时，增大了工作水与引射空气的内、外混合层及剪切层的面积，并且强化了卷吸与掺混作用。见图1。
3.2 喷嘴与空心管位置关系对充氧性能的影响
比较Ⅱ、Ⅲ号喷嘴射流器，空心管在后，喷嘴在前时，氧总转移系数和动力效率均较高。如图2、3所示。因为空心管在前喷嘴在后时，不能形成良好的环形射流束，及内部较高的真空度，导致工作水与引射空气的接触面积较小，因此影响了对内吸气的进行；另外由于空心管突前，对射流束产生一定的发散作用，从而降低了工作水对引射空气的卷吸与掺混作用，减弱了吸气室真空度，也影响了外吸气的进行。
4. 结论
(1) 自吸式空心环流射流器充氧性能较常规射流器有较大幅度的提高，本文的最高动力效率是2.45kgO2/kW·h，比常规射流器提高了22.5%。最高氧总转移系数是0.207 1/min，最高充氧能力是0.288kg/h。
(2) 在三种吸气方式中，以内外吸气方式为最好，其次是内吸气方式，再次是外吸气方式。
(3) 射流器本身结构参数对充氧性能有重大影响。空心管在前喷嘴在后时，充氧性能较高，此时最佳空嘴比为R=0.13；喷嘴收缩锥角以较小为好，α=20°。
(4) 喷嘴工作压力和曝气池液面水位对射流器的充氧性能有明显影响。每一个不同型号的射流器，都有其最佳工作压力和最佳曝气水位。经实验得出的最佳工作压力是0.025MPa，最佳曝气水位是2.5m。
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