分体式射流曝气器的试验研究

分体式射流曝气器的试验研究（共4篇）

分体式射流曝气器的试验研究 篇1

分体式射流曝气器的试验研究

设计研制了一种新型的射流曝气器(也称分体式射流曝气器),提出了分体式设计的概念,它主要应用于小型和高浓度工业废水的`实际处理工程中.在较宽的试验范围内着重研究了3个参数(长径比R1、喉嘴比R 2和吸嘴比R3)对吸气量的影响.结果表明:在较宽的喉嘴比范围内,吸气量存在波动,最佳喉嘴比出现的位置与混合管的长度有关;吸嘴比对吸气性能影响不大;长径比对吸气性能影响较大,最佳长径比可以在过渡区中寻找;试验结果同时也证实应用CFD数值仿真进行射流器的设计是可行的,本射流器的吸气量(900～1 100 L/min)和搅动范围均较大.

作 者：高激飞 顾国维 赵子龙 李咏梅 张亚雷 孙培德 GAO Ji-fei GU Guo-wei ZHAO Zi-long LI Yong-mei ZHANG Ya-lei SUN Pei-de 作者单位：高激飞,GAO Ji-fei(同济大学环境科学与工程学院污染控制与资源化研究国家重点实验室,上海,92;浙江工商大学环境工程系,杭州,310035)

顾国维,赵子龙,李咏梅,张亚雷,GU Guo-wei,ZHAO Zi-long,LI Yong-mei,ZHANG Ya-lei(同济大学环境科学与工程学院污染控制与资源化研究国家重点实验室,上海,200092)

孙培德,SUN Pei-de(浙江工商大学环境工程系,杭州,310035)

刊 名：环境科学 ISTIC PKU英文刊名：CHINESE JOURNAL OF ENVIRONMENTAL SCIENCE年，卷(期)：27(6)分类号：X703.1 X505关键词：分体式射流曝气器 射流曝气器 布水器 吸气量

分体式射流曝气器的试验研究 篇2

射流曝气机是一种介于气泡扩散装置与机械曝气设备之间的一种曝气设备,其工作原理是利用气泡扩散和水力剪切这两个作用达到曝气和气水混合的目的[1]。它具有下列优点:(1)有较高的氧吸收率和充氧能力,混合搅拌作用强[2];(2)污泥活性好,基质降解常数较高,提高了污泥的沉淀性能[3];(3)构造简单、运转灵活、便于调节、维修管理方便[4]。

自吸式潜水射流曝气机主要由潜水电泵、文丘里喷嘴、扩散管(散流器)、进气管及消音器等组成[5]。潜水排污泵的水流经过文丘里喷嘴形成高速水射流,通过扩散管进口处的喉管时,在气水混合室内产生负压,自动将液面以上的空气由通向大气的导管吸入,形成液气混合流高速喷射而出,通过扩散装置将气水混合液扩散到周围水域,夹带很多气泡的水流在较大面积和深度的水域里漩涡搅拌,完成曝气。

射流曝气器的工作原理是利用射流的紊散扩动作用,将不同压力的气体与液体相互混合并能引发能量交换的混合反应设备,它主要由喷嘴、进气管、吸气管,吸气室,混合管与扩散管组成,其结构示意图如图2所示。

2 CFD设计方法的设计应用

2.1 现有的设计方法及存在问题

射流曝气器内的流动属于气液二相流,气液二相流的主要特点是两相之间存在着受流动影响的界面。该界面的形状与流动情况密切相关,界面变化会在两相流中形成不同的流型。传统的射流曝气器设计方法有:基本性能方程法,最佳性能包络线方程法。应用经验或试验关联数据,逐步确定各部分的结构参数,再通过试验检验得到性能较好的一组结构参数,确定射流器的尺寸。而气体的吸入、剪切破碎、混合传质过程与内部流动过程关系密切,但传统设计方法很少考虑到射流器内部的流动状况。射流器在实际运行过程中易受到结构尺寸、运行状况及污水特性等因素的影响,借鉴实验数据,未必能使射流器在高效区工作。另外,试验研究存在研发周期长、成本较高、试件个数限制等问题。

2.2 CFD设计方法的应用

计算流体力学(简称CFD)是1960年代起伴随计算机技术迅速崛起的学科,经过半个世纪的迅猛发展,CFD技术已经在航空航天、船舶动力、水利、化工环境等很多领域实现应用。因为射流曝气器内部流动情况的复杂性导致流场参数的测量非常困难,而应用CFD的数值模拟过程可以比较准确地模拟其内部流场的组分、速度、压力等相关参数的分布,这样就可以通过对不同结构参数的射流曝气器的模拟来寻找充氧性能好的结构参数。

3 数值模拟计算

3.1 几何模型

射流曝气的充氧能力本质上是水喷嘴与吸入口间真空度的问题,真空度越大,意味着气体吸入量越大,其充氧能力就越好。可以建立不同结构参数与吸入量之间的关系,从而作为射流器设计的依据。本文通过改变不同的结构参数,对射流曝气器的内部流场进行模拟,以此希望得到吸入性能较好的参数。由于现有产品的结构相对复杂,故简化了相关的部分,因为现有FLUENT软件的前处理软件GAMBIT中建立三维模型相对困难,采用专业三维软件Pro/E建立如图3射流曝气器内部水域模型。就射流曝气器混合管的长径比及混合管与水喷嘴的面积比对两相流进行数值模拟研究,选择表1中3种具有不同长径比(混合管)及混合管与水喷嘴的面积比的射流曝气器并采用FLUENT中的κ-ε湍流模型进行计算数值模拟。

3.2 有限元离散模型(网格划分及边界条件)

将Pro/E建立的网格导入GAMBIT中,采用六面体网格对几何模型进行离散,图4为模型1内部混合域1/2模型的网格离散效果图。如图4所示,射流器的左端半圆柱是液相水的入口,上端半圆柱顶口为空气的入口,两种流体的物理参数如表2所示。

其边界条件定义如下:液相水的入口为6m/s,空气入口压力为0Pa,射流器出口压力为水深压力(根据射流器中心高度为水下深度1.5m,则气压力P=14673.54Pa),其边界速度为0m/s。

3.3 计算结果及分析

经过模拟计算我们可以得到射流曝气器的工作状态,从如图5～图7的计算结果可以看出,以一定速度的液相水经过喷嘴高速喷射出形成高速射流,在混合室中形成一定的真空度通过空气入口将大气压中的空气吸入混合室形成混合流经混合管和扩散管进入周围水域。

图8～图10显示的是射流曝气器工作时的液相所占两相流的体积分数,从图示中我们可以看出:随着长径比的减小,混合管与水喷嘴的面积比增大,混合管内水的体积分数是呈增大趋势的,这说明气相进入的就少,充氧能力在下降。

图11～图16显示的是不同结构参数射流曝气器的速度等值线图与压力云图:对于3种不同长径比和喷嘴面积比的射流曝气器结构,当长径比由小变大时,射流器内两相流的流场的速度场和压力场均发生变化,相应地充氧能力升高;当喷嘴面积比由小变大时,变化情况相反。最终确定了模型在模型1的结构参数可以获得较好的充氧效果,其长径比为6.25,喷嘴与混合管截面积比为3.2。

4 结语

(1)通过数值模拟得到了射流曝气器内部流场的流态情况,反映了其工作机理;

(2)获得了不同结构参数下射流曝气器的充氧能力变化概况;

(3)在通过对三种不同结构参数的射流曝气器的数值模拟后获得了具有较好充氧能力结构参数下的射流曝气器。

摘要：运用CFD方法对单级单喷嘴自吸式曝气器进行数值模拟,通过改变影响射流曝气器充氧能力的结构参数,获得了射流曝气器内部流场的流态情况,反映了不同结构参数对其充氧能力的影响,并获得了具有较好充氧能力射流曝气器关键结构参数。

关键词：射流曝气器,CFD,充氧能力,结构参数

参考文献

[1]RICHARD W W,WAYNE L P.Jet aeration in activated sludgesystem[J].JWPCF,1969,41(10):1726-1736.

[2]JERRY Y C,MIKKEL G.Jet aeration theory and applicationdeeding of the 28th Industry[C]//Waste Conf.,1973:1-12.

[3]永彬、俞庭康,等,射流曝气器充氧性能研究[J].同济大学学报,1993,21(1):129-133.

[4]金儒林,车武.射流曝气法的评述,建筑技术通讯[J].给水排水,1981,7(1):34-42.

分体式射流曝气器的试验研究 篇3

关键词：污水处理；CASS工艺；曝气起始点；优化试验

中图分类号：X703 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2013）17-0088-02

CASS（Cyclic Activated Sludge System）工艺是序批式活性污泥法（SBR）的一种改进型工艺。与传统活性污泥法相比，该工艺具有投资少、占地小、处理效率高及抗冲击能力强等优点。随着科技的不断进步，污水治理所应用的自动控制技术日益增强，也促使CASS工艺得到了广泛应用。目前，CASS工艺在国内主要应用于需脱氮除磷的城市污水、小区生活污水及啤酒、屠宰、印染、制药等行业废水的处理。

CASS工艺分为曝气、沉淀、滗水和闲置四个阶段，其中曝气阶段对污水处理效果有着非常关键的作用。为了深入了解和掌握CASS工艺应用于工业园污水处理方面的运行效果，本试验通过对CASS工艺曝气阶段中曝气起始时间点的控制，分步进行试验及数据分析，探讨不同条件下对污水处理效果的影响，确定适宜的曝气优化方案。

1 试验条件

试验地点位于广东某工业园区的污水处理厂。污水厂处理规模为4万t/d，采用CASS工艺，进水的工业废水比例为35%，其进、出水设计指标如表1所示：

2 试验控制参数和检测方法

本试验结合污水厂实际运行工况，严格控制曝气起始时间点以外的相关参数，如表2所示。设置曝气起始点为进水同时曝气、进水15min后曝气、进水30min后曝气、进水45min后曝气和进水完成后曝气五个控制模式，分别进行一个月的运行试验控制，考察不同情况下对COD 和NH3-N的去除情况。试验过程中检测项目的分析方法均采用国家规定的标准方法测定，其中COD的测定采用重铬酸钾法，NH3-N的测定采用纳氏试剂分光光度法。

3 试验结果分析

试验期间COD和NH3-N的去除情况列于表3中。

结合试验过程的进出水数据，在不同曝气起始点条件下平均COD去除率均在85%以上、NH3-N去除率均在83%以上，可见CASS 工艺对COD和NH3-N具有较好的去除效果。

图1 不同曝气起始条件下COD和NH3-N的去除率

从图1可以看出，曝气起始条件设置为进水30min后曝气时COD去除效果最佳，进水30min前曝气时COD去除效果较差，而进水超过30min曝气时COD去除效果呈缓慢递减现象。

试验中不同曝气起始时间条件下NH3-N去除率均随着曝气起始点的延迟而递减；进水同时曝气条件下的NH3-N去除率最优，而进水完成后曝气条件下的NH3-N去除率较差；进水不超过30min后曝气条件下的NH3-N去除率均超过85%，其去除效果比较稳定。

4 结语

CASS工艺对污水中主要污染物具有良好的去除效果，在试验过程中曝气起始点设置在进水30～min后曝气的条件下，COD的去除效果较好，而NH3-N的去除效果相对稳定。为提高COD和NH3-N的综合去除效果，在曝气阶段中宜采用曝气起始点设置在进水30min后曝气的优化方案。

参考文献

[1] 熊红权，李文彬.CASS工艺在国内的应用现状[J].中国给水排水，2003，（19）：34-35.

[2] 国家环境保护总局《水和废水监测分析方法》编委

会.水和废水监测分析方法[M].北京：中国环境科学出版社，2002.

分体式射流曝气器的试验研究 篇4

曝气生物滤池处理效果影响因素试验研究

曝气生物滤池具有占地面积小、处理效率高等特点而成为分散型污水处理技术的优先选择,为了进一步优化该工艺的运行控制,通过试验研究了有机负荷、水力停留时间、气水比等因素对曝气生物滤池处理效能的`影响,结果表明曝气生物滤池对有机负荷、水力停留时间、气水比变化具有良好的适应能力.在温度为20℃～25℃时,COD负荷在1～4.5 kg/m3・d之间、气水比在3:1～10:1之间、水力停留时间在30 min～60 min之间时,COD去除效果良好,平均去除率可达85%.COD负荷、停留时间和气水比对硝化反应影响显著,增加COD负荷对反应器的硝化能力有明显的抑制作用,反应器需要充分硝化时的进水有机负荷应控制在1.5 kgCOD/m3・d以内较为合适.停留时间在30 min～60 min、气水比在3:1～10:1范围内变化时,NH+4-N去除率增加显著.

作 者：仇付国 郝晓地 陈新华 Qiu Fuguo Hao Xiaodi Chen Xinhua 作者单位：北京建筑工程学院,市政工程系,北京,100044刊 名：环境科学与管理英文刊名：ENVIRONMENTAL SCIENCE AND MANAGEMENT年，卷(期)：33(12)分类号：X703.1关键词：曝气生物滤池 分散式污水处理 水力停留时间 气水比