三相生物流化床射流曝气器的研究与设计

三相生物流化床射流曝气器的研究与设计

三相生物流化床射流曝气器的研究与设计

潘涛邬扬善王绍堂

[提要]射流曝气是继鼓风曝气和机械曝气之后的第三类曝气方法。射流器构造简

单、运行可靠,尤其适合于中小型污水处理装置的曝气。本文介绍了射流器流体运动的基本理论和国内外描述射流器最佳性能包络线的经验方程,指出喉管长径比是射流器结构的重要参数,短喉管射流器适用于背压高的场合。作者在直径114m,高615m的三相流化床内进行了不同长径比和不同面积比的射流器性能试验和清水充氧试验,得出短喉管合适的喷嘴面积比为419,长径比为510,其氧转移效率为25%,动力效率为

110kgO2/

(kW h)。并依据试验给出了短喉管射流器的设计方法。

[关键词]射流曝气器喉管长径比喷嘴面积比机械效率充氧能力流化床

一、射流曝气概述

国外用射流器作为污水生化处理的充氧设备可以追溯到本世纪四十年代。当时,美国的

Dow化学公司将射流曝气法用于规模为1815

璃射流器内流动状态的观察发现流器流态

[1]

可分为三个段(图2)。

1液体流与)

液体的柱状。由于间的粘滞作用,气体被带,液气二者作相对运动,且均为连续介质。高速的液体射流由于受外界扰动影响,在离开喷嘴一段距离后,产生脉动和表面波。

21液滴运动段(Ⅱ)

万m/d的污水处理厂。五、六十年代,射气法在国外应用得更多,并鼓气和机械曝气后内曝气法十,主要用在中小型装置。

用作曝的射流器,构造和种类是多种多样的,目前国内外研究和应用较多的仍是自吸式单级单喷嘴射流器,其结构如图1所示。它构造简单,加工容易,运行可靠。本试验亦选用这种形式的射流器作为三相生物流化床的充氧设备。

3

由于液体质点的紊动扩散作用,射流表面波的振幅不断增大。当振幅大于射流半径时,液体被剪切分散成液滴,液滴通过与气体分子冲击碰撞将能量传给气体,这样气体被加速和压缩。这一段中,液体为不连续介质而气体为连续介质。

31泡沫流运动段(Ⅲ)

气体被液滴粉碎为微小气泡,而液滴重新聚合为液相连续介质。气泡分散在液体中呈泡沫流。通过扩压管时混合液的动能转化为压能,压力升高,气体被进一步压缩。

图1

自吸式单级单喷嘴射流器的结构

从这一过程可以看到,在第二、三两段中,气液接触的界面面积相当大,强化了两相之间的传质。因此,射流器是一种高传质效率的充氧设备。

用于描述射流器流体动力学特性的基本性能方程一般由三个无量纲参数之间的函数关系

11

射流器实质上是一种集吸气和混合反应于一体的曝气设备,它通过液体射流对气体进行抽吸和压缩。由于射流器内部流体的运动属于液气两相流,而水和空气之间密度和热容相差很大,因而流动状态非常复杂。通过对有机玻

给水排水

Vol.23

No.5

1997

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