射流曝氣技術(shù)簡(jiǎn)介

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1、射流曝氣技術(shù)簡(jiǎn)介1.1　射流器的結(jié)構(gòu)射流曝氣系統(tǒng)的核心設(shè)備是射流器。射流器是利用射流紊動(dòng)擴(kuò)散作用來(lái)傳遞能量和質(zhì)量的流體機(jī)械和混合反應(yīng)設(shè)備,它由噴嘴、吸氣室、喉管及擴(kuò)散管等部件構(gòu)成[2]。圖1是一個(gè)典型的單噴嘴射流器結(jié)構(gòu),也是廢水生化處理中常用的曝氣用射流器。圖1　射流器結(jié)構(gòu)1.噴嘴;2.吸氣室;3.喉管;4.擴(kuò)散管;5.尾管1.2　射流曝氣的基本原理射流器采用文丘里噴嘴,工作水泵出水通過(guò)射流器的噴嘴,隨著噴嘴直徑變小,液體以極高的速度從噴嘴噴射出來(lái),高速流動(dòng)的液體穿過(guò)吸氣室進(jìn)入喉管,在喉管形成局部真空,通過(guò)導(dǎo)氣管吸入(或壓入)

2、的大量空氣進(jìn)入喉管后,在噴水壓力的作用下被分割成大量微小的氣泡,與水形成混合體。氣液混合體通過(guò)擴(kuò)散管向外排出,其速度減慢,壓力增強(qiáng),形成強(qiáng)力噴射流,對(duì)廢水?dāng)嚢璩溲?。氣泡?jīng)多次切割,噴射擾動(dòng)后,變成無(wú)數(shù)的細(xì)小氣泡,其表面積很大,使空氣中的氧更易快速溶解于水中。由于氣泡直徑小,上升速度緩慢,從而延長(zhǎng)了大氣中氧氣溶解于水的時(shí)間,促使廢水和氧氣充分混合接觸,氧化廢水中的還原性物質(zhì),殺滅大部分還原菌和其它一些厭氧菌,進(jìn)而達(dá)到處理廢水的目的[3]。1.3　廢水生物處理中射流曝氣的獨(dú)特作用射流曝氣作為一種曝氣充氧方法,它的作用不僅僅是作為一

3、種氣泡擴(kuò)散充氧裝置(如鼓風(fēng)曝氣中的各種空氣擴(kuò)散裝置),也不能單純看作是一種機(jī)械曝氣設(shè)備,而是介于兩者之間,利用氣泡擴(kuò)散和水力剪切兩個(gè)作用達(dá)到曝氣和混合的目的[4]。實(shí)際上,在活性污泥法廢水處理系統(tǒng)中,由于通常采用廢水與活性污泥的混合物作為工作介質(zhì),當(dāng)吸入(或壓入)空氣后在射流器的喉管內(nèi)發(fā)生相當(dāng)劇烈的混合作用。這一混合作用一方面進(jìn)行著氣-液-固(活性污泥)之間的紊動(dòng)擴(kuò)散與能量交換及氣-液-固三相間的轉(zhuǎn)移過(guò)程,還有更加突出的是發(fā)生在被高速劇烈紊動(dòng)“切割”得非常細(xì)微的氣泡、活性污泥的微小顆粒以及廢水(液相)中有機(jī)物這三者之間的生物學(xué)

4、上的作用。因此,要評(píng)價(jià)射流曝氣用于活性污泥法的作用,如果僅僅作為曝氣充氧裝置來(lái)理解就沒(méi)有充分反映這一綜合過(guò)程的全部機(jī)理。這一綜合過(guò)程的機(jī)理應(yīng)當(dāng)理解為在活性污泥微生物存在的條件下,發(fā)生在射流器喉管部分的高速紊動(dòng)過(guò)程中的生物學(xué)特性與三相間物理力學(xué)特性的綜合過(guò)程。氣體經(jīng)高速水流吸入后經(jīng)喉管壓縮,氣、液相劇烈混合,此時(shí)氣泡剛形成,吸氧率高;氣泡進(jìn)一步在管道中受劇烈攬動(dòng),粉碎成細(xì)微氣泡,使氣、液接觸面積增大,也提高吸氧率。尤其是當(dāng)工作介質(zhì)為廢水與活性污泥混合物時(shí),喉管的紊動(dòng)攪拌作用不只限于微小氣泡對(duì)廢水的充氧作用,同時(shí)還發(fā)生氣-固、液-

5、固間等多方面的作用,特別是當(dāng)活性污泥被“切割”成非常細(xì)小的顆粒,無(wú)疑將大大增加活性污泥的表面更新率與吸附表面積,從而使活性污泥的細(xì)小絮狀體能與氣泡中的氧及廢水中的有機(jī)物有充分的接觸吸附作用,使吸附能力大大提高。這是其它類型曝氣設(shè)備所不能達(dá)到的[4]。1.4　射流曝氣技術(shù)的主要性能特點(diǎn)射流曝氣法與其它曝氣方法的區(qū)別在于其核心設(shè)備射流曝氣器。射流曝氣法的優(yōu)點(diǎn):(1)射流曝氣器混合攪拌作用強(qiáng),具有較高的的充氧能力、氧利用率和氧動(dòng)力轉(zhuǎn)移效率。(2)構(gòu)造簡(jiǎn)單、工作可靠、運(yùn)轉(zhuǎn)靈活、便于調(diào)節(jié)、不易堵塞、易維修管理。(3)當(dāng)采用自吸式射流曝氣

6、器時(shí),可取消鼓風(fēng)機(jī),消除噪音污染。(4)在射流曝氣器喉管內(nèi),由于射流的紊動(dòng)及能量交換作用,形成了劇烈的混摻現(xiàn)象,不僅在瞬間(10-2s)完成氧從氣相向液相中的轉(zhuǎn)移,而且射流曝氣的工作水流是進(jìn)水和回流污泥的混合液或曝氣池混合液,因此在混合液內(nèi)迅速地進(jìn)行著泥(微生物)-水(有機(jī)物)-氣(溶解氧)三者間的傳質(zhì)與生化反應(yīng),這是一個(gè)在特定條件下發(fā)生的快速生物反應(yīng)與三相間傳質(zhì)的綜合過(guò)程[1]。(5)提高了污泥的活性,基質(zhì)降解常數(shù)較其它活性污泥法高。(6)所需曝氣時(shí)間短,土建投資省,運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用低,占地面積小。2　射流曝氣技術(shù)在工業(yè)廢水處理中的

7、應(yīng)用進(jìn)展2.1　國(guó)外射流曝氣技術(shù)的發(fā)展國(guó)外用射流曝氣技術(shù)作為廢水生化處理可以追溯到20世紀(jì)40年代。1947年美國(guó)的DOW化學(xué)公司將射流曝氣法用于規(guī)模為1.85×105m3/d的含酚廢水處理廠,布置了724只射流器,采用壓力供氣,工作介質(zhì)為二沉池出水或曝氣池混合液[5]。20世紀(jì)五六十年代,射流曝氣法在國(guó)外應(yīng)用得更多,并逐漸成為繼鼓風(fēng)曝氣和機(jī)械曝氣后的第3類曝氣法[5]。1968年德國(guó)的拜耳化學(xué)公司采用獲得專利的被稱為8/14型射流器(即噴嘴直徑為8mm,混合管直徑14mm)以壓力供氣方式處理化工廢水[6,7],射流器設(shè)在曝氣

8、池底部,池深4.8m,淹沒(méi)深度4.2mm。其運(yùn)行參數(shù)為:廢水量720m3/h,空氣量3320m3/h,水深4.2m,氧利用率7.7%,充氧能力340kg/h,耗能115kW·h,充氧動(dòng)力效率2.95kg/(kW·h)。但這種裝置的缺點(diǎn)是構(gòu)造比較復(fù)雜,制造、安裝、檢修比較困難。