射流曝气技术的发展及其在造纸中段废水中的应用

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1、射流曝气技术的发展及其在造纸中段废水中的应用黑龙江造纸》013年第1期«2•论文与纟宗述•曹蕊，张安龙，王森()陕西科技大学陕西省造纸技术及特种纸品幵发重点实验室，陕西西安710021［摘要］综述了射流曝气的研究和发展，并列介绍了射流曝气的基本原理及射流器的结构与分类，及射流曝气在造纸屮段废水处理屮的应用实例，最后指出了射流器的研举了一些改进措施和新型射流器，宄发展方向。［关键词］射流器；废水处理射流曝气；曝气设备在利用活性污泥法进行废水处理中，是处理系统的一个关键组成部分，它不仅供给维持而且微生物活性和分解废

2、水中有机物所需的氧气，影响整个污水处理厂的土建和能耗。现阶段我国所用的曝气设备大致分为三类：鼓风曝气、机械曝气和射流曝气。其中，射流曝气是介于气泡扩散和利用气泡扩散和水机械曝气之间的一种曝气设备，射流利剪切达到废水充氧和混合搅拌的目的［1.2射流曝气的基本原理射流曝气器的原理没有统一的说法，但是氧的传质过程都是建立在双膜理论的基础上的，氧气要因为空气溶入水屮必须要克服液膜与气膜的阻力，中氧的浓度要远远高于液体中氧的饱和浓度，所以当氧溶入水中时,液膜的阻力起主要的控制作用。射流器的基本原理可概括为：有压流体通过喷

3、嘴后，以很高的速度从喷嘴射出，形成一股高速的射流束，在射流束的边界层处，其与周围静止的空气发生动量交换，空气获得动量随射流束向前流原射流束失去一部分动量而降低流速，在边界动，层中存在一定的速度梯度，形成很强的剪切力，并引起紊动扩散作用。气泡经剪切力切割形成细小气泡，增大了气体和液体的接触面积，促进提高氧最终在喉管中形的转移率和充分的流体混合作用，成气液混合体，两者的流速在喉管出口处渐趋一致，通过扩散管将流体的动能转换成为压能，形成喷射流，对废水搅拌充氧。1.3射流曝气的分类根据供气方式的不同射流器可以分为两大3

4、]，类[曝气设备具有充氧能力强，氧利用率高，构造简单，2，3]，维修管理方便，无噪咅污染等优点[因此得到了较为广泛的应用。从1947年美国DOW公司应用其处理含酚废水，至今己有60多年的历史。1射流曝气技术的简介1.1射流器的结构射流曝气技术充氧能力是否强，关键在丁射流器。射流器是利用高速水流对空气的抽吸作用使废水充氧，同时利用射流与空气混合后形成的强烈紊动达到混合的机械设备，它是由喷嘴、吸气室、喉4]。图1是一个典型的单管和扩散管等部件构成[级单喷嘴射流器O压力供气：即用鼓风机向射流器供给空气，用达到充氧压缩

5、空气和加压水在射流器屮剧烈混合，冃的。此射流器可根据曝气池池型的需要安装在曝气池的顶部、底部等不同位置，一般所需的射流图1单级单喷嘴射流器结构1一喷嘴2—吸气室3—喉管4一扩散管5—尾管收稿日期：2012-12-04;基金项0:陕西省自然科学基础研究计划项H(2012JQ2020))2012西安市产业技术创新计划项目(CX12594器数量比较多。其优点是空气量的控制比较方便，缺点是一般淹没在水中，安装与维修不方便。自吸(负压)供气：由喷嘴喷出的高速射流的工作液体与空气之间有着黏滞作用，把空气带走，使吸气室造成负

6、压，大气屮的空气不断地被吸入。此射流器一般不淹没在水中，所需的射流器数量较无噪音污染，安装少。其优点是不需耍鼓风设备，与维修方便；缺点是由于进气量的限制，充氧能力也受到一定的限制。5]:根裾结构可分为单级和多级[还有Witt1e和Pancha1等人对射流器的多孔喷嘴进行了改进，Cunninham等人设计带扩散出口的g喷嘴等等。射流器的参数包括结构参数（血积比、长径比、喉嘴距等）和运行参数（进口压力、出口压力、流量、。虽然对射流器参数方面的改进做了安装高度等）许多工作，但现阶段对其参数的优化还比较欠缺。理论上每一

7、种射流器的研发都需要选择大量的参选择最优值，但是因为成木和研发周数进行实验，期的限制，往往是借鉴经验数据，选择较少的参数使得最终确定的参数未必最优，也未必进行实验，能使新设计的射流器工作在高效区。随着计算机的发展，计算流体动力学（软件逐渐运用到射CFD）流曝气器的设计中，CFD正好弥补了传统设计中的不足，它具有成本低、速度快、周期短等优点，可以尽较传统设计扩大了参数的覆盖可能多地选择参数，面积。也可以从理论上预测射流器内部的流场，揭为射流器的设计提供最优参数范围和示传质特性，理论基础。将计算机和实验结合起来，相

8、信今后射流器参数优化的研宄会更加系统化和更趋细化。2.3新型射流曝气设备2.3.1自激振荡脉冲射流曝气器单级：可分为单喷嘴和多喷嘴两种。多级：一般是两级，第一级吸气后，气液混合流在第二级再吸气。2射流曝气技术的发展2.1射流曝气的发展射流曝气器是由喷射器曝气器发展而来的，它作为曝气设备处理污水是始于i947年美国DOW公司采用压力供气的射流器处理含酚废水。随后射流曝气器不断发展，并成功