[实用新型]供气式自激振荡脉冲射流曝气器

说明书

技术领域

本实用新型属于环保设备技术领域，是涉及一种处理污水的自激振荡脉冲射流曝气器结构的改进，特别是涉及一种供气式自激振荡脉冲射流曝气器。

背景技术

目前，在污水处理的主流生化法处理工艺中，曝气设备是主要能耗设备，曝气系统的电耗约占处理厂全部电耗的50～70％。实现曝气设备的曝气效果并同时达到节能降耗的目的，就成为摆在工业界的一大共性问题。

常用的曝气方式主要有鼓风曝气、机械曝气和射流曝气三种。采用射流曝气方式的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，并利用气泡扩散和水力剪切这两个作用达到曝气和混合的目的，和传统曝气器比较，具有结构简单、充氧能力高、能耗低、占地省及基建投资少等优点。

传统射流曝气器结构如图1所示，主要由锥形喷嘴1、吸气室2、喉管3、扩散段4和尾管5五部分组成。其工作原理如下：基于射流原理，污水作为动力水经锥形喷嘴1喷出，形成一束无规则流动的流体，撞击射流两侧吸气室2内静止的空气并带动它们一起向前运动，气体和动力水在喉管3内混合，经扩散段4逐渐恢复压能，由尾管5排出。

传统射流曝气器虽然较鼓风曝气和机械曝气有许多优点，但也存在以下缺点：

（1)小气泡容易在扩散段出口的周边区域聚集并形成大气泡从水面溢出，降低了其传质系数和充氧性能；（2)采用长混合管结构增加了曝气流体的流动摩擦，降低了曝气器的动力效率、增加了能耗；（3)搅拌效果有限，有时不得不外加搅拌器促进曝气池中的水体流动以防止死区的产生。

重庆大学康永烽等人将自激振荡脉冲射流的理论应用于传统射流曝气器，增加了自激振荡室9取代了传统射流曝气器的扩散段4，结构如图2所示，主要包括流体驱动喷嘴6、吸气管7、混气室8、自激振荡室9、碰撞壁10和扩散管11六部分。其工作原理如下：动力流体由流体驱动喷嘴6喷出形成射流，混气室8中的空气被射流携带进入自激振荡室9，混气室8形成低压区，空气经吸气管7补充进混气室8；在自激振荡室9中，气液两相接触面不断与碰撞壁10撞击，并在剧烈的自激振荡作用下快速的进行交换，需氧水体在自激振荡剪切场中发生剧烈的紊动和剪切，提高了水体的对流扩散能力，气液进行了充分的混合，同时将气泡剪切更小，形成微小气泡；充分混合的气液两相经扩散管11以脉冲的形式喷出，减小了气泡聚并的可能性，同时微小气泡延长了在水中停留的时间，即延长了传质时间，提高了氧的转移效率。

所述自激振荡脉冲射流是利用流体动力学、流体共振、流体弹性和水声学原理来产生自激振荡脉冲射流。自激振荡脉冲射流的优点在于不需要外加激励源，利用自激振荡室9本身的结构变化就能达到脉冲射流、空化射流的效果。自激振荡室9具有结构简单、体积小、无运动密封、无外加驱动装置和活动部件以及节省能量等独特优点，使需氧水体和空气在无需任何辅助设备的条件下产生自激振荡作用，使两者发生剧烈的相互作用，产生如下的效果：

（1)自激振荡形成的剪切场将气泡剪切更小，增大了气泡的表面积，即增大了气液两相接触面的接触面积；

（2)气液两相接触面在剧烈的自激振荡作用下快速的进行变换，加速了气-液界面上液膜的更新，剪切场带来的剧烈的紊动和剪切，提高了水体的对流扩散能力，气-液获得充分的混合；

（3)脉冲喷射提高了出流的压力和速度，提高了曝气池内的水体对流能力，增大了服务面积，也减小了气泡聚并的可能性。

康永烽等人的设计仅仅建立在实验研究的基础上，缺少系统的理论支撑，同时存在以下不足：（1）采用自吸式的供氧方式，不能满足高充氧量时的曝气需求；（2）流体驱动喷嘴6多采用圆锥形收缩结构，收缩角为12.5°～13.5°，形状细长，造成流体驱动喷嘴6内流体阻力较大，能耗增加；（3）设计主要基于实验结果，对流场内部的流动状态缺乏速度分布、压力场等详细信息，对设备的设计缺乏系统的理论分析。

实用新型内容

针对现有技术存在的问题，本实用新型提供一种供气式自激振荡脉冲射流曝气器，该曝气器解决了现有射流曝气器耗能高、搅拌性差、气液混合效率低的问题，提高了充氧效率，用于在液体中提供μm级气泡。