拉法尔射流器在污水处理中的应用初稿

拉法尔射流器及其在污水处理中的应用扬州博依特环保科技发展有限公司扬州富盛环保科技有限公司2015年4月版初稿LavalInjectorandit’sApplicationsinWasteWaterTreatment1、公司简介2、射流器原理3、射流器的发展历史与现状4、拉法尔射流器简介5、拉法尔射流器原理6、拉法尔射流器性能特点7、拉法尔射流器性能曲线8、拉法尔射流器产品系列9、拉法尔射流器外形10、拉法尔射流器在污水处理中的应用11、拉法尔射流器用于垃圾渗滤液处理的计算和选型12、拉法尔射流器的安装方式1、公司简介扬州富盛环保科技有限公司（YangzhouVortuneEnvironmentalTechnologyCo.,Ltd)和扬州博依特环保科技发展有限公司（YangzhouBeuthEnvironmentalTechnologyDevelopmentCo.,Ltd.）系由留德归国学人创办的两家咨询型和技术开发型环保科技公司，位于国家历史文化名城、联合国最佳人居城市奖获奖城市扬州。1、公司简介公司紧密依托德国柏林博依特工业大学（BeuthHochschulefürTechnikBerlin）环境工程系的师资及科研力量，同时拥有专业的、大型水力学测试设施，因而具有较强的产品研发能力。

公司成立六、七年以来，已经申报并获批多项专利。1、公司简介

拉法尔管盘式射流曝气器是我公司专门针对高浓度有机废水及化工废水生化处理开发的一款高效射流曝气设备，是目前国内少数可以在垃圾渗滤液处理工程上替代国外进口的射流曝气器之一，填补了国内在该领域的技术空白。除应用于生物活性污泥法的充氧曝气外，公司还开发了一系列基于拉法尔射流器的污水处理技术，并申报了技术商标BiojetTM。2、射流器原理射流器，又称文丘里管、水射器，它是由喷嘴、吸入室、扩散管三部分组成，是利用伯努利原理发展起来的一种多用途混合和曝气设备。2、射流器原理循环射流泵出水通过射流器的喷嘴,随着喷嘴直径变小,液体以极高的速度从喷嘴喷射出来,高速流动的液体穿过吸气室进入喉管,在喉管形成局部真空,通过吸气管吸入(或压入)的大量空气进入喉管后,在喷水压力的作用下被分割成大量微小的气泡,与水形成混合体。气液混合体通过扩散管向外排出,其速度减慢,压力增强,形成强力喷射流,对废水搅拌充氧。气泡经多次切割,喷射扰动后,变成无数的细小气泡,其表面积很大,使空气中的氧更易快速溶解于水中。由于气泡直径小,上升速度缓慢,从而延长了大气中氧气溶解于水的时间,促使废水和氧气充分混合接触。2、射流器原理射流曝气系统是利用射流器将气流或气-液混合流导入曝气池，它具有以下优点：

1、较高的氧吸收率和充氧能力，混合搅拌能力强；

2、污泥活性好，基质降解常数较高，提高了污泥的沉降性能；

3、构造简单，运行灵活，便于调节，维修管理方便。射流曝气器既不是一种气泡扩散装置，也不是一种机械曝气设备。而是介于两者之间的、利用气泡扩散和水力剪切这两个作用达到曝气和混合效果的一种曝气设备。3、射流曝气器的发展与现状

-美国DOW化学公司最早在1947年将射流器用于含酚废水处理。

-20世纪60年代末70年代初，德国拜尔公司采用一种8/14型射流器处理化工废水。

-20世纪80年代，德国拜尔和Hoechst先后开发了采用专利的“扁嘴射流器，Slotinjector”和“径向喷嘴射流器，Ejectorwith

radialstreamnozzles”的高塔反应器（25~30m）。

-20世纪90年代，德国维尔利成功将科尔庭公司的射流器用于其商标名为Biomembrat®垃圾渗滤液处理专利工艺。

-20世纪70年代起，国内各大院校和科研单位也开始进行射流曝气技术的研究和推广。但由于与进口产品相比，能耗偏高，使得国内射流曝气技术应用难以普及。。。4、拉法尔射流器简介-拉法尔管盘式射流曝气器（简称：拉法尔射流器）

是我公司研发负责人从德国留学回国后结合其多年的环保产品设计经验、吸收国外同类产品的优点并进行了多项改进后成功开发的。-拉法尔射流器

严格按照德国清水曝气测试规范M209进行测试，各项性能指标均达到国外同类产品水平，氧气利用率可高达45%（8米有效水深）。4、拉法尔射流器简介拉法尔射流器

与国内同类产品相比的优势据调查，国内目前市场上的射流曝气器的气水比一般为1左右，部分厂家甚至建议取0.8。如此低的气水比，能耗当然很高。受国内现有技术水平限制，国内现行的射流曝气器技术规范HT/J263-2006中规定的理论动力效率也仅为≥2kgO2/kWh。由于采用了创新的拉法尔管设计，所以与目前市售的其他国产射流曝气产品相比，拉法尔管盘式射流曝气器氧气利用大大提高，最高可达45%，理论动力效果更是可以高达3kg/kWh。5、拉法尔射流器原理

拉法尔射流器（LavalInjector）对普通射流器做了重大改进，其喉管采用了独创性的拉法尔管（LavalNozzle），因而克服了目前国内市场上其它类型的射流曝气产品的运行能耗高及服务面积小的缺点，与这些产品相比，各项曝气性能指标均有大幅度提高。。5、拉法尔射流器原理拉瓦尔喷管是由两个锥形管构成，其中一个为收缩管，另一个为扩张管，是火箭发动机和航空发动机最常用的构件。5、拉法尔射流器原理拉瓦尔喷管的原理：

流体在压力作用下，经过喷管向后运动，进入喷管的A1。在这一阶段，遵循“流体在管中运动时，截面小处流速大，截面大处流速小”的原理，因此流体被不断加速。当到达窄喉时，流速已经超过了音速。而跨音速的流体在运动时却不再遵循“截面小处流速大，截面大处流速小”的原理，而是恰恰相反，截面越大，流速越快。在A2，流体的速度被进一步加速，这样就产生了巨大的推力。拉瓦尔喷管实际上起到了一个"流速增大器"的作用。5、拉法尔射流器原理

拉法尔射流器正是利用了拉法管的“流速增大器”的功能。它主要由先收缩后扩张的拉瓦尔喷管、被引射腔和混流管等组成,有循环射流入口、吸气口和混合液出口。当供气压力与喷管喉部压力的比值大于一定值时,喷管射出超声速射流,高速射流卷吸被引射腔内的气体,使该腔中形成一定的真空度，在真空压力作用下，吸入一定比例的压缩空气，形成过饱和的气液混合体，从而达到高效充氧的目的。6、拉法尔射流器性能特点-服务面积大、充氧速度快、氧气利用率高；

创新的拉法尔管喷嘴设计，提高了水流的喷射速度以及气泡的表面更新速率。因而采用拉法尔射流曝气器，服务直径最大达12~15m，氧气传输速度可比其他单独采用风机的曝气方式提高十多倍，氧气利用率更是高达40%至45%。-理论动力效率高，能耗低；

拉法尔管盘式射流曝气器与其他单独采用风机的曝气方式相比，能耗最多可降低50%。-兼具搅拌和混合功能，便于过程控制；

采用拉法尔管盘式射流曝气器，可根据工艺需要将搅拌和曝气分开控制，从而满足多种处理工艺的运行需求。6、拉法尔射流器性能特点-a值高达0.9，且几乎不随MLSS增大而降低；

据文献报道，微孔曝气实际用于污水时其氧气传输效率比清水试验值最多可减少50%，而拉法尔管盘式射流曝气器所产生的高效混合及紊流作用可保证在任何污水及污泥浓度条件下均可获得0.85~0.9左右的a值。-拉法尔管盘式射流曝气器无机械部件，无堵塞，不存在密封问题，完全免维护；-拉法尔管盘式射流曝气器采用不锈钢（AISI304、AISI316）或PPR工程塑料制作，耐腐蚀，使用寿命不低于20年；-厂方提供的Casebycase个案化曝气成套方案设计，可保证最佳曝气效果。7、拉法尔射流器性能曲线标准氧气利用率曲线理论动力效率曲线8、拉法尔射流器产品系列

拉法尔射流器共有盘式（R-Radial）是和列管式（M-Manifold）两个系列，不锈钢（S-StainlessSteel）和PPR工程塑料（P-Pentatricopeptiderepeats）两种材质，其命名规则如下：喷嘴数目桶身直径（列管式则无次项）材质外形不锈钢代号（塑料材质无此项）-RS316L-500-12：盘式，材质不锈钢316L，桶身直径DN500，12喷嘴-RP-500-12：盘式，材质PPR，桶身直径DN500，12喷嘴9、拉法尔射流器外形图不锈钢材质盘式射流器PPR材质盘式射流器10、拉法尔射流器在污水处理中的应用1、外置式MBR，超高浓度有机废水（如垃圾渗滤液处理）

垃圾渗滤液是一种超高浓度有机废水，其COD一般在20000~60000mg/L之间，NH4-N也高达1000~2000mg/L。要将如此高浓度的COD和NH4-N处理到GB16889-2008《生活垃圾填埋场污染控制标准》表2或表3的排放限值，非采用外置式MBR不可。由于采用了外置式超滤膜，外置式MBR生化系统的污泥浓度可以达到10~30g/L，因而具有极高的活性。10、拉法尔射流器在污水处理中的应用1、外置式MBR，超高浓度有机废水（如垃圾渗滤液处理）

由于生化系统的污泥浓度高，所以曝气手段的选择成了外置式MBR的一个技术关键。

常规的活性污泥法控制的污泥浓度较低，只有3~4g/L，所以采用较多的是微孔曝气。然而衡量曝气性能有一个很重要的技术参数，即a值。a值是污水中氧气传输速率KLa污水与清水中氧气传输速率KLa清水的比值。a值越大，氧气传输效果越好，实际氧气利用率就越高。但就微孔曝气而言，其a值随着污泥浓度MLSS的增多而减少。下图是国外最新研究成果。10、拉法尔射流器在污水处理中的应用1、外置式MBR，超高浓度有机废水（如垃圾渗滤液处理）10、拉法尔射流器在污水处理中的应用1、外置式MBR，超高浓度有机废水（如垃圾渗滤液处理）

如前所述，外置式MBR用于垃圾渗滤液处理时需要维持高达10~30g/L的MLSS值。从上图可以看出，在这种情况下，a值只有0.4左右，也就是说，如果采用微孔曝气器，其氧气利用率也从35%降低到35%*0.4=14%。很显然，微孔曝气器不适用与采用外置式MBR工艺的垃圾渗滤液处理系统。射流曝气器用于污水处理时，不仅具有较高的氧气利用率（最高达45%），而且其a值高达0.9,且不随污泥浓度的增多而减小，因而成为采用外置式MBR的垃圾渗滤液处理系统首选生化曝气手段。10、拉法尔射流器在污水处理中的应用1、外置式MBR，超高浓度有机废水（如垃圾渗滤液处理）

拉法尔射流器不仅在氧气利用率和理论动力效率上等性能指标上完全可以与进口产品媲美，而且在材质和价格上更具优势。

公司技术负责人有多年的垃圾渗滤液处理工程经验，亲自负责设计、施工、调试过若干垃圾渗滤液处理厂，可为客户提供价值远大于射流器产品本身价值的技术服务。10、拉法尔射流器在污水处理中的应用1、外置式MBR，超高浓度有机废水（如垃圾渗滤液处理）

经过六年多的发展，我公司的拉法尔射流器在垃圾渗滤液处理领域已赢得国内一些知名工程公司的信认并与其形成了长期、稳定的合作关系。10、拉法尔射流器在污水处理中的应用2、BiojetTM强化内循环厌氧反应器

内循环厌氧反应器（InternalCirculation，IC）是荷兰帕克公司于上世纪80年代研发成功的第三代高效厌氧反应器，是在第二代厌氧反应器-升流式厌氧污泥床反应器（UASB）的基础上发展而来的。与UASB相比，IC具有容积负荷高、占地面积省、抗冲击负荷能力强等优点，因而在国内、外的高浓度废水处理领域得到越来越多的应用。10、拉法尔射流器在污水处理中的应用2、BiojetTM强化内循环厌氧反应器

从IC反应器工作原理图中可见，反应器通过2层三相分离器来实现SRT和HRT，获得高污泥浓度；通过大量沼气和内循环的剧烈扰动，使泥水充分接触，获得良好的传质效果。10、拉法尔射流器在污水处理中的应用2、BiojetTM强化内循环厌氧反应器

由于帕克公司IC的底部布水器属于专利保护技术，所以目前国内公司所建IC的布水系统种类繁多，从而导致两个不足之处：

一是位于反应器底部的布水系统的进水流速太小，扰动强度不够，从而造成进水不能与位于反应器底层的污泥及内循环下降管的回流污泥充分混合，制约了系统的COD去除率；

二是系统启动速度慢。在调试初期，由于产气量小，上升管内并不能形成气提现象，因而没有真正意义上的内循环。10、拉法尔射流器在污水处理中的应用2、BiojetTM强化内循环厌氧反应器

富盛环保公司开发的BiojetTM内循环厌氧反应器，采用了独特的射流切向布水系统。通过射流器的高速布水流速增强了进水扰动强度、从而提高了传质效率；另外，通过射流产生的负压吸气作用，强化了内循环。与常规的IC相比，BiojetTM内循环厌氧反应器启动速度更快，污染物去除率更高。10、拉法尔射流器在污水处理中的应用2、BiojetTM强化内循环厌氧反应器BiojetTM内循环厌氧反应器工艺原理10、拉法尔射流器在污水处理中的应用2、BiojetTM强化内循环厌氧反应器BiojetTM内循环厌氧反应器专利证书10、拉法尔射流器在污水处理中的应用2、BiojetTM强化内循环厌氧反应器采用射流器切向布水的BiojetTM厌氧反应器工程实例10、拉法尔射流器在污水处理中的应用3、BiojetTM氧化沟氧化沟是一种活性污泥处理系统，其曝气池呈封闭的沟渠型，所以它在水力流态上不同于传统的活性污泥法，它是一种首尾相连的循环流曝气沟渠，又称循环曝气池。氧化沟技术发展的强势在于氧化沟的环流，由于这种环流，造成了氧化沟的长久不衰。10、拉法尔射流器在污水处理中的应用3、BiojetTM氧化沟为了形成环形推流，传统的氧化沟工艺一般采用带有方向性的曝气转刷或曝气转盘，或者是常规的微孔曝气器加上推流器。曝气转刷或转盘的缺点：氧化沟上部流速较大，而底部流速则很小（特别是在水深的2/3或3/4以下，混合液几乎没有流速），从而致使沟底大量积泥（有时积泥厚度达1.0m），大大减少了氧化沟的有效容积，降低了处理效果，影响了出水水质。微孔曝气器加推流器的缺点：推流器易发生故障，维修保养不方便，另外能耗偏高。10、拉法尔射流器在污水处理中的应用3、BiojetTM氧化沟富盛环保公司开发的基于拉法尔射流器的BiojetTM氧化沟工艺，利用射流曝气器集曝气和推流功能于一体的技术特点，一方面增大了氧化沟池深，提高了氧气利用率；另一方面省去专门设置的需定期维护保养的水下推流器或替代了推流效果差的曝气转刷或曝气转盘。10、拉法尔射流器在污水处理中的应用3、BiojetTM氧化沟10、拉法尔射流器在污水处理中的应用4、BiojetTM序批式反应器（SBR）

SBR是序批式活性污泥法（SequencingBatchReactorActivatedSludgeProcess）的简称，是一种按间歇曝气方式来运行的活性污泥法污水处理技术，又称序批式活性污泥法。与传统污水处理工艺不同，SBR技术采用时间分割的操作方式替代空间分割的操作方式，非稳定生化反应替代稳态生化反应，静置理想沉淀替代传统的动态沉淀。它的主要特征是在运行上的有序和间歇操作，SBR技术的核心是SBR反应池，该池集均化、生物降解、沉淀等功能于一池。无污泥回流系统。10、拉法尔射流器在污水处理中的应用-BiojetTM序批式反应器（SBR）BiojetTMSBR采用深池设计，利用射流器实现布水、混合搅拌和曝气，是我公司开发的一种与厌氧IC匹配的新型好氧SBR工艺。BiojetTMSBR利用IC出水堰与SBR池之间约15m的自然压差，采用大阻力的射流布水器，布水更加均匀，且在布水的同时实现进水与反应器内基质的充分混合，无需搅拌器。

另外，由于BiojetTMSBR采用的深池设计及射流曝气手段，一方面节约了占地面积，另一方面提高了氧气利用率。普通的微孔曝气法的氧气利用率只有20%左右，而射流曝气的氧气利用率最高可达40%以上。10、拉法尔射流器在污水处理中的应用4、BiojetTM序批式反应器（SBR）BiojetTMSBR工艺流程简图11、拉法尔射流器用于渗滤液处理的计算和选型-曝气量的计算要点：

2、与市政污水处理厂相比，垃圾渗滤液处理MBR装置的设计采用了超长的泥龄（一般超过30天），所以在进行实际需氧量计算时，碳的氧当量系数需要放大一倍左右。根据国家A2O设计规范，当含碳物质以BOD5计时，碳的氧当量取1.47，但在进行渗滤液设计时，需取2.9，这样算得的实际需氧量（AOR或O2）及标准需氧量（SOTR或Os)均比按市政