高效射流曝气器的制作方法

本发明涉及工业生产污水处理曝气设备，具体涉及一种高效射流曝气器。

背景技术：

射流曝气器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，实现将空气/氧气带入水中达到给污水充氧的目的。由于射流曝气设备兼有充氧和推流作用，动力效率比转刷类曝气机高，维护比微孔曝气简单，早在国外大型污水厂中采用。而国内对射流曝气法的研究较晚，专业用于污水处理的射流器系列还未形成，虽然近年来我国污水处理射流曝气技术有了一定的发展，但与发达国家还有很大的差距，主要存在以下问题:传统射流曝气器仅经一次射流，能量回收较低，因此氧利用率、动力效率相对较低；搅拌和推流效果不佳，还未形成完整的大系列射流曝气设备；曝气性能随其运行时间增加而衰减。

目前传统的射流曝气器有自吸式和供气式两种：

一、自吸式射流曝气器由潜水泵和射流器组成。当潜水泵工作时，高压喷出的水流通过射流器喷嘴产生射流，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。经与水充分混合后，空气与水的混合液从射流器喷出，与池中的水体进行混合充氧，并在池内形成环流。

二、供气式射流曝气器一般设置在曝气池底部，由加压水管、压缩空气管或鼓风机空气管组成。送入的空气与加压水充分混合后向水平方向喷射，形成射流和混合搅拌区，对水体充氧曝气。

自吸式射流曝气器缺点是不适用于深水曝气，适合中小型污水处理厂曝气。而传统的供气式射流曝气器缺点是有曝气死角，氧转移量低于微孔曝气器，且耗能相对较高，有较大曝气死角。

技术实现要素：

本发明旨在解决现有曝气器存在的问题，提供一种无死角的优化射流曝气器，并且通过对喷嘴的设计增加紊流，增加气泡的作用。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种高效射流曝气器，曝气器设有循环水接口，循环水接口设在压缩空气混合腔左侧并且与压缩空气混合腔内的循环水喷口相连；压缩空气混合腔右侧设有低压空气混合腔，低压空气混合腔内设有二级喷射口；低压空气混合腔右侧设有溶氧混合腔，低压空气混合腔与溶氧混合腔的间隔挡板上设有过流孔；溶氧混合腔内设有湍流发生管，湍流发生管外端固接气水释放喷口；所述压缩空气混合腔通过压缩空气通道外接压缩空气；所述低压空气混合腔通过低压空气通道外接鼓风机曝气。

本发明与现有曝气器相比，其优点在于：①因为有“两气一液”的混流效果，对气体的切割更剧烈，产生的气泡更多，增加氧转移率。②由于压缩空气及增压的循环水，使得喷射出的混合液具有更大的动能，对水平方向上的水体搅拌更剧烈，死角小，在大半径的曝气池中优势更加明显。③湍流发生管和气水释放喷口内壁设置了螺纹线，使得高速通过的混合液形成一个旋转的动能，同时摩擦力使得混合液速度降低约30％，有利于搅拌充分及延长气泡在水中停留时间。混合液在离开气水释放喷口之后，因惯性，漩涡式搅拌水体，增加了搅拌区域，减小了传统射流曝气器的死角，并增大了紊流，氧转移率明显增高。

具体的，所述低压空气混合腔外壁上设有过气口，该过气口设置在二级喷射口斜后方，低压空气通道通过该过气口向低压空气混合腔内通气。

优选的，所述湍流发生管和气水释放喷口内壁设螺纹结构。此结构能增加切割气体及气泡，增大水气接触面积，进而增大氧转移率。

优选的，本曝气器设有配装架，配装架包括钢制支架，钢制支架中部装有循环水管道；钢制支架上部装有鼓风机曝气风输送管道；鼓风机曝气风输送管道安装托架下侧设压缩空气管；所述循环水管道、压缩空气管、鼓风机曝气风输送管道分别连接循环水接口、压缩空气通道和低压空气通道。

附图说明

图1为本射流曝气器外形图；

图2为射流曝气器结构示意图；

图3为射流曝气器俯视图；

图4为本发明使用状态参考图。

图中：循环水接口1、压缩空气接口2、曝气接口3、湍流发生管4、低压空气通道5、压缩空气通道6、循环水喷口7、压缩空气混合腔8、二级喷射口9、低压空气混合腔10、过气口11、过流孔12、溶氧混合腔13、气水释放喷口14、鼓风机曝气风输送管道15、压缩空气管16、循环水管道17。

具体实施方式

本发明提供的射流曝气器旨在优化射流曝气器的曝气死角问题，同时还对喷嘴结构时行改进，使曝气器增加紊流，增加气泡。

本射流曝气器设计为两级双喷嘴射流曝气器，结合两种传统的射流曝气器的原理和优点，采用“两气一液”的混合方式。“两气”是指压缩空气和鼓风机送气，“一液”是指循环水泵送来待处理污水。经过两次液气混合，充分溶氧。由于压缩空气的使用，减少了鼓风机的使用量，降低了鼓风机的负荷，进而降低曝气负荷，曝气负荷是污水处理厂总负荷的百分之50～70％，因此降低鼓风机负荷相应的经济性可观。

结合附图1-4，本发明的曝气器具体结构是：

一种高效射流曝气器，曝气器设有循环水接口1，循环水接口1设在压缩空气混合腔8左侧并且与压缩空气混合腔8内的循环水喷口7相连；压缩空气混合腔8右侧设有低压空气混合腔10，低压空气混合腔10内设有二级喷射口9；低压空气混合腔10右侧设有溶氧混合腔13，低压空气混合腔10与溶氧混合腔13的间隔挡板上设有过流孔12；溶氧混合腔13内设有湍流发生管4，湍流发生管4外端固接气水释放喷口14。

本方案外接“两气”的方案是：①压缩空气混合腔8通过压缩空气通道6外接压缩空气，显然，在压缩空气通道6上将安装有用于外接压缩空气进气的压缩空气接口2。②低压空气混合腔10通过低压空气通道5外接鼓风机曝气，同样的低压空气通道5也设有用于外接低压空气的曝气接口3。

从图2中可以看出，低压空气混合腔10外上部设有过气口11，该过气口11设置在二级喷射口9水流方向的斜后方，低压空气通道5通过该过气口11向低压空气混合腔10内通气。

优选的，所述湍流发生管4和气水释放喷口14的内壁设螺纹结构。这种内螺纹湍流发生管及内螺纹气水释放喷口可增加紊流，增加切割气体及气泡，增大水气接触面积，进而增大氧转移率。

高效射流曝气器采用frp材质制作，支架采用不锈钢304材质，维护简单。

气水释放喷口14的扩散角角度设计为小于等于20°。本发明提供的实例气水释放喷口角度设计为4～8°。内螺纹为圆柱螺旋线，其导程约为管线长度的二分之一。所述管线长度是湍流发生管或气水释放喷口的长度

本曝气器设计的循环水喷口7的直径时参考水泵流量及扬程的参数。简便的计算公式为：

式中，qs为水泵流量，m3/h；h为水泵扬程，mh2o(米水柱)；d为水喷口直径，m。

本曝气器还设有配装架，配装架包括钢制支架，钢制支架中部装有循环水管道17；钢制支架上部鼓风机曝气风输送管道15；鼓风机曝气风输送管道安装托架下侧设压缩空气管16；所述循环水管道17、压缩空气管16、鼓风机曝气风输送管道15分别连接曝气器的循环水接1口、压缩空气通道2和低压空气通道3。

本发明中使用的压缩空气压力为4bar～6bar。在此范围内调节压缩空气压力，从而可调整小气泡的产生量。

本发明的工作过程为：

1)循环水泵送来的加压水射入压缩空气混合腔，同时产生负压；

2)用空压机送压缩空气到压缩空气混合腔，与带压水充分混合；

3)经过混合的汽水混合物经过二级喷射口到达低压空气混合腔，喷射口后方形成负压，从过气口吸入鼓风机送入空气，进行二次混合；

4)混合后再经溶氧混合腔充分溶氧，然后经内螺纹湍流发生管，再经气水释放喷口喷射出去。

本方案在湍流发生管及气水释放喷口处设置内螺纹，与光管对比，管内螺纹可使流体旋转，增强了管壁内面附近流体的扰动。管内液体和气体流过螺纹管会形成漩涡和强烈的碰撞，受到螺纹的作用产生旋转，管内壁面上产生的汽泡也可以被旋转向上运动的液体及时带走，此结构显著增加氧转移率和含氧量。

本高效射流曝气器别适合深水(6m以上)曝气，其优点在于：①因为有“两气一液”的混流效果，对气体的切割更剧烈，产生的气泡更多，增加氧转移率。②由于压缩空气及增压的循环水，使得喷射出的混合液具有更大的动能，对水平方向上的水体搅拌更剧烈，死角小，在大半径的曝气池中优势更加明显。③湍流发生管和气水释放喷口内壁设置了螺纹线，使得高速通过的混合液形成一个旋转的动能，同时摩擦力使得混合液速度降低约30％，有利于搅拌充分及延长气泡在水中停留时间。混合液在离开气水释放喷口之后，因惯性，漩涡式搅拌水体，增加了搅拌区域，减小了传统射流曝气器的死角，并增大了紊流，氧转移率明显增高。