射流曝气器运行参数对氧转移效率的影响

射流曝气器运行参数对氧转移效率的影响

在污水处理厂的处理阶段，氧气从空气转移到水体非常重要，确保氧气能够用于微生物分解和养分去除。通过曝气系统实现氧气传质，通常占整个污水处理总能耗的45%～75%影响曝气器充氧性能的因素有很多供气式低压射流曝气器的创新之处在于取消射流曝气器的喉管及扩散管，采用两级式喷嘴，强制供气，使水射流的能量得到充分利用。因此，本文使用不同一级喷嘴直径，测定其在不同运行水量和不同运行气量的条件下的充氧性能，得到充氧性能与一级喷嘴直径、运行水量、运行气量变化的规律，提出相应的结构优化方案，对供气式低压射流曝气器的工程应用和设计优化具有一定理论指导意义，射流曝气器的示意图如图1所示。1试验安装和方法1.1反应罐、气体流量计射流曝气器性能测试装置如图2所示，该系统由反应罐、射流曝气器、气体流量计、液体流量计、侧风道风机、循环水泵、气体压力表和液体压力表等组成;反应罐有效容积为63m1.2设备和设备2.0型供气式低压射流曝气器、IS型单级单吸离心清水泵(扬程:6m，转速:1450r/min，流量:5.4m1.3试验材料催化剂(CoCl1.4射流曝气器一级喷嘴直径本试验的原理基于Lewis和Whitman提出的双膜理论供气式低压射流曝气器一级喷嘴直径分14、16、18、20、24、28mm共6个梯度，循环水量为2～5m2结果与讨论2.1射流曝气器试验为了研究循环水量对射流曝气器充氧性能的影响，单独选取3种一级喷嘴直径(16、18、20mm)的射流曝气器在不同循环水量下试验。其他条件为运行气量12.5m从图3可以看出，当射流曝气器一定时，SOTE随着循环水量的增大而明显增大。循环水量从2m2.2射流曝气器运行气量的影响为了研究运行气量对射流曝气器充氧性能的影响，单独选取3种一级喷嘴直径(16、18、20mm)的射流曝气器在不同运行气量下试验。其他条件为循环水量5m从图4可以看出，SOTE随着射流曝气器运行气量的增大而减少。运行气量从10m2.3射流曝气器一级喷嘴直径对氧传质的影响将运行气量和循环水量固定，分别为10、5m由图5可以看出，运行参数一定时，随着射流曝气器一级喷嘴直径的增加，SOTE整体呈现减少趋势，SOTE由14mm射流曝气器的23.26%下降至24mm射流曝气器的13.03%，减少了近43.98%。一级喷嘴的直径对于射流曝气器水流速度有直接影响。一般认为，相同的循环水量下，射流曝气器一级喷嘴直径越小，射流曝气器水流速度就越大，从而对于射流曝气器产生正反两方面的作用。一方面，水流速度越大，在混合室内，水相与气相混合更加剧烈，湍流动能增加，有利于气液两相的混合;另一方面，水流速度的增加加快了液体周边气体的更新速度，保证了供入的气体能迅速扩散，保持较大的氧亏，又可减小液膜厚度，减小传质阻力，这些均有利于氧传质。但从另一个角度，高速的液体速度减小了气液混合时间，不利于氧的传质，但总体看，射流器一级喷嘴直径的变化带来的正面效应强于负面效应，表现在SOTE随着射流器一级喷嘴直径的增加而逐渐减小。因此而随着射流曝气器一级喷嘴直径不断地增大，水相流速变慢，不利于与气相发生剧烈的湍流，气液两相混合效果变弱。因此，在试验条件下，随着射流曝气器一级喷嘴直径的增大，水相流速变小不利于氧传质，成为影响的主要因素。拟合试验充氧性能参数SOTE与射流器一级喷嘴直径之间关系为SOTE=780.73336(1+Φ)2.4氧传质中气液两相中氧的传递通量运行气量和循环水量一定，分别为10、5m由图6可以看出，运行参数一定时，随着溶解氧的增加，射流曝气设备的电耗也随之增加，并且发现水中溶解氧越高，需要的电耗就越多。双模理论认为，当液相氧浓度较小时，气液两相中氧的传递通量就更大，而当液相氧浓度较大时，气液两相中氧的传递通量就随之变小，不利于氧气传入水中。因此，随着溶解氧的不断上升，氧气越来越难溶于水中，射流曝气系统的电耗也随之增加。当运行参数和溶解氧一定时，随着射流曝气器一级喷嘴直径的增加，电耗整体呈现增加趋势，导致这一原因是因为一级喷嘴直径越小，湍流动能越强，越有利于氧传质，因此，在试验条件下，选取一级喷嘴直径较小的射流曝气器，可以减少曝气设备的能耗。3射流器一级喷嘴直径的影响试验基于可能对供气式低压射流曝气器充氧性能影响最为直接的三个参数，射流曝气器一级喷嘴直径、运行气量、循环水量，研究其对供气式低压射流曝气器充氧性能影响规律进行了研究。在试验结果与机理分析上，可得到以下结论。(1)射流曝气器一级喷嘴直径一定时，同一运行气量下，随着循环水量的增大，SOTE增大。(2)射流曝气器一级喷嘴直径一定时，同一循环水量下，随着运行气量的增大，SOTE减小。(3)通过单因素试验得出最优运行参数为运行气量为10m(4)通过对试验中射流器充氧性能参数与射流器一级喷嘴直径进行拟合，射流器充氧性能参数SOTE与射流器一