影响射流曝气的因素.doc

浅析影响射流曝气的因素
射流曝气作为继鼓风曝气、机械曝气之后的第三种曝气方式，以其结构简单、占地省、基建投资少等优点引起人们的关注。

射流曝气器一般由喷嘴、吸入室、混入室三个部分组成，这是一个典型的单喷嘴构造，也是污水生化处理常用的曝气用射流器。见图1。

图1射流器结构示意图
把射流曝气作为一种曝气方法使用，并作为一种污水生化处理系统运行，综合射流器、池型、工艺配置提出较为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。现从以下几个方面分析影响射流曝气工艺的因素：
一、射流曝气器结构参数的影响
1、喷嘴形状。喷嘴形状有多种，如圆薄壁孔板形、流线形、圆锥形收缩及多孔喷嘴等。其中以流线形喷嘴效率最好，但因其加工困难，所以不如圆锥形喷嘴使用范围广泛。圆薄壁孔板形喷嘴的射流紧密段较短，射流具有较高的破裂率，所以其喉嘴距较短。由于喷嘴口径的尺寸对射流器的影响很敏感，因此要考虑防锈问题，一般喷嘴的材料常用不锈钢、铜或者其它材料进行镀铬处理。
2、喷嘴收缩角(对圆锥形收缩喷嘴而言)或喷嘴直径。由于射流器的工作介质为污水或污水与活性污泥的混合物，从防止喷口堵塞方面来考虑，喷口直径不宜太小，但从射流器在整个曝气池中曝气与气液的均匀性以及在操作运转的灵活性等方面考虑，喷口直径也不宜过大。一般直径为25mm左右为宜。
3、吸气室。它是喷嘴和喉管共同的固定基础，进气管与之相连。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。根据吸入流体与工作液体的流动方向可把吸气管设计成与工作液体平行或斜交(垂直)两种。一般认为吸入气体的进入方向和工作水的进入方向之夹角以40～60°为好，夹角线与喷嘴管轴线交点宜在喷嘴之前，这样可防止进气直径冲击入射水。
4、喉管进口段。它把吸气室与喉管连接起来。为了减少被吸入气体的能量损失，一般采用收缩圆锥形或光滑曲线形，其收缩角在13～120°之间。当喉管喷嘴面积比m(m指喉管截面与喷口截面之比)小时，收缩角取小值；喉管喷嘴面积比m大时，收缩角取大值。也有人认为收缩角宜在30～60°之间。
5、喉嘴距，即喷嘴出口断面到喉管入口断面之间的距离。这段距离对射流器充氧效果来说是不利的，故要求做得越短越好。它一般在(0.5～2)d喷嘴的范围内。当喉管较短时，适当增大喉嘴距，可以防止射流穿透喉管而不起混合作用。
6、喉管长径比(L/D)及喉管喷嘴面积比(m)。用射流器来曝气，喉管是一个关键部件。由于引射介质为空气，按照曝气充氧的要求，一方面希望气泡被“切割”越小越好，这就要求工作介质与引射介质之间要进行剧烈的紊动混合作用。喉管的适当长度及大小(一般用喉管截面与喷口截面之比m来表示)，对加强氧的转移作用以及为充分发挥活性污泥的生物学特性具有重要作用。另一方面也希望能抽吸更多的气体，以满足废水生物处理的供氧要求，前者要求混合管的直径偏小为佳，而后者要求偏大为好，两者之间的要求看似矛盾，但从氧的转移及动力消耗这两方面来考虑，两者之间又存在着一个最佳值，因为自吸充氧，混合管直径要求不宜过大，否则高速射流在混合管部分不起紊动混合作用，而同时混合管的长度也不宜过小，否则射流会直接穿透混合管而不起混合、掺混作用。
喉管的长度不但影响其本身的工作，而且影响在它后面的扩散管的工作：喉管越长，其中的摩擦损失越大，出口处速度分布越均匀，扩散管中的损失就越小：喉管越短，其中的摩擦损失越小，它的出口处速度越不均匀，它后面的扩散管中的损失就越大；为了减少摩擦损失和扩散损失，这样就存在一个最优长度的问题。根据长径比的大小，射流器可分为短喉管和长喉管两种。短喉管的长径比L/D一般在4～10之间，长喉管的长径比与喉管面积比m有关，其长径比大小一般在60以上。研究结果表明，短喉管最佳长径比在4～8之间，也有人认为此值应更大，在8～15之间，北京建筑工程学院李燕城实验结果认为L/D=(90～120)，当然这已属于长喉管范围了。
对于面积比m，北京建筑工程学院李燕城通过实验得出如下经验公式：
m=7.16～0.148d(4)
式中：d—喷嘴直径，在此经验公式中d=(14～30)mm。
7、扩散管。射流器扩散管实际上起着混合管与尾管之间的连接作用，从流体力学的角度来看它是起着一个由动能逐渐向压能转化的作用，以减少能量的损失。当曝气用射流器安装在曝气池水面以上时，这个作用是很明显的。
空气和流体的扩散管实验结果表明，当扩散角为4～10°时，阻力系数最小，因此扩散管的扩散角θ在4～10°之间比较好。为了进一步减小扩散损失，当面积比m＜4时，可采用分段扩散的方法，扩散角分别由小到大。扩散管长度一般为4～7(d尾管-d喉管)。
8、其它因素。为了保证射流器具有良好的水力性能，防止出现折冲水流和漏水现象，必须保证喷嘴、喉管、扩散管三者在组装或加工时必须同心，