一種新型射流曝氣器充氧性能研究
| 論文類型 | 其他 | 發(fā)表日期 | 2001-11-01 |
| 來源 | 第二屆環(huán)境模擬與污染控制學(xué)術(shù)研討會 | ||
| 作者 | 陳福泰,欒兆坤,郭立志,尚海濤,王寶泉 | ||
| 摘要 | 射流曝氣是利用射流曝氣器將氣流或氣—液混和流導(dǎo)入曝氣池，以增加液體中氧含量的系統(tǒng)。該技術(shù)由于一系列優(yōu)點得到了較為廣泛的應(yīng)用，特別是在中小型污水處理系統(tǒng)中。射流曝氣技術(shù)的應(yīng)用與完善，有賴于射流曝氣器的研究與發(fā)展。常規(guī)射流器由于充氧能力和動力效率較低，限制了該技術(shù)的推廣應(yīng)用。本文研究成功了一種自吸式空心環(huán)流射流器。該射流器內(nèi)部有一空心管，從噴嘴射出的水流是空心的，與常規(guī)射流器射出的實心水流相比，增大了氣液兩相的混合層、剪切層與接觸面積，強化了氣液兩相的卷吸與摻混作用，因此能夠獲得較高的充氧能力和動力效率。 | ||
（中國科學(xué)院生態(tài)環(huán)境研究中心環(huán)境水化學(xué)國家重點實驗室，北京 100085）
郭立志 尚海濤 王寶泉
（西安污水處理廠，西安 710077） （西安建筑科技大學(xué), 西安 710055）
1.前言
射流曝氣是利用射流曝氣器將氣流或氣—液混和流導(dǎo)入曝氣池，以增加液體中氧含量的系統(tǒng)。該技術(shù)由于一系列優(yōu)點得到了較為廣泛的應(yīng)用，特別是在中小型污水處理系統(tǒng)中。
射流曝氣技術(shù)的應(yīng)用與完善，有賴于射流曝氣器的研究與發(fā)展。常規(guī)射流器由于充氧能力和動力效率較低，限制了該技術(shù)的推廣應(yīng)用。本文研究成功了一種自吸式空心環(huán)流射流器。該射流器內(nèi)部有一空心管，從噴嘴射出的水流是空心的，與常規(guī)射流器射出的實心水流相比，增大了氣液兩相的混合層、剪切層與接觸面積，強化了氣液兩相的卷吸與摻混作用，因此能夠獲得較高的充氧能力和動力效率。
2.研究方法
通過理論分析與清水充氧試驗，對不同結(jié)構(gòu)參數(shù)的射流器，測定其不同工況下的充氧性能，最終確定射流器噴嘴與空心管的最優(yōu)面積比，混合管與噴嘴的最優(yōu)面積比，最佳噴嘴壓力與曝氣水深，噴嘴與空心管的相對位置，得到氣液兩相的最大接觸面積與混合強度，以求得最大充氧能力和最高動力效率。 檢測手段：美國ORION—862A溶解氧分析儀與化學(xué)分析碘量法相結(jié)合。本文采用了三種測試方法進行分析，即化學(xué)分析測試、取樣儀器測試和在線測試。
3.結(jié)果與討論
3.1 三種吸氣方式對充氧性能的影響
射流器的吸氣方式對其充氧性能有重要影響，通過對內(nèi)外吸氣、內(nèi)吸氣與外吸氣三種吸氣方式的比較，發(fā)現(xiàn)以內(nèi)外吸氣時充氧性能最佳。這是由于在內(nèi)外吸氣時，增大了工作水與引射空氣的內(nèi)、外混合層及剪切層的面積，并且強化了卷吸與摻混作用。見圖1。
3.2 噴嘴與空心管位置關(guān)系對充氧性能的影響
比較Ⅱ、Ⅲ號噴嘴射流器，空心管在后，噴嘴在前時，氧總轉(zhuǎn)移系數(shù)和動力效率均較高。如圖2、3所示。因為空心管在前噴嘴在后時，不能形成良好的環(huán)形射流束，及內(nèi)部較高的真空度，導(dǎo)致工作水與引射空氣的接觸面積較小，因此影響了對內(nèi)吸氣的進行；另外由于空心管突前，對射流束產(chǎn)生一定的發(fā)散作用，從而降低了工作水對引射空氣的卷吸與摻混作用，減弱了吸氣室真空度，也影響了外吸氣的進行。
4. 結(jié)論
(1) 自吸式空心環(huán)流射流器充氧性能較常規(guī)射流器有較大幅度的提高，本文的最高動力效率是2.45kgO2/kW·h，比常規(guī)射流器提高了22.5%。最高氧總轉(zhuǎn)移系數(shù)是0.207 1/min，最高充氧能力是0.288kg/h。
(2) 在三種吸氣方式中，以內(nèi)外吸氣方式為最好，其次是內(nèi)吸氣方式，再次是外吸氣方式。
(3) 射流器本身結(jié)構(gòu)參數(shù)對充氧性能有重大影響。空心管在前噴嘴在后時，充氧性能較高，此時最佳空嘴比為R=0.13；噴嘴收縮錐角以較小為好，α=20°。
(4) 噴嘴工作壓力和曝氣池液面水位對射流器的充氧性能有明顯影響。每一個不同型號的射流器，都有其最佳工作壓力和最佳曝氣水位。經(jīng)實驗得出的最佳工作壓力是0.025MPa，最佳曝氣水位是2.5m。
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