供气式射流曝气系统的设计、应用及制造浅析----作者：上海巴博环保技术有限公司曹振国实践证明，在废水生化处理系统中，曝气系统的能量消耗（电力）约占整个废水处理的70%，同时也是系统机械维护的重点所在。因此，曝气系统的动力效率和机械性能的优劣是废水处理系统运行经济性的关键因素，供气式射流曝气器在此方面的卓越表现令人关注。1、历史发展与在我国的应用供气式射流曝气器最早出现在美国，1984年MarkNeville（马克.尼维尔）在美国创立MTS公司（MassTransferSystems,Inc）,成为全球射流混合及曝气系统的领导者，1996年MTS被收购。两年后，MarkNeville带领部分团队成员组建新公司（KLA系统公司），与MTS在射流曝气市场分庭抗礼。本世纪初，两家公司几乎同时进入中国市场，并各自成功应用于污水生化处理系统，目前有数十个项目、几百套供气式射流曝气系统在我国各大制浆、造纸企业的各种污水生化处理工艺中应用。效果良好，运行稳定。2、工作原理供气式射流曝气器的传氧机理是大量高动能的气、液两相流同时从一系列复合嘴喷混合、喷射、释放，形成微小气泡的扩散过程。即高速动力液流（motiveliquid）从内喷嘴射释放，低压空气流在内、外喷嘴复合叠套形成的腔体内被高速液流不断剪切，二者迅速剧烈混合；高动能、高溶氧的气液两相体从外喷嘴高速喷射释放到液体空间（曝气池混合液），并将周围液体夹裹卷入扩散混合区域，形成大量微小气泡从池底垂直上升至曝气池表面，从而达到传氧与混合搅拌的双重效果。如下图1所示：在生化处理系统中，动力液流（motiveliquid）是由离心泵抽取曝气池内混合液循环提供；低压空气一般则是由鼓风机供应。3、性能优点高速射流产生独特的氧传递和水力效果，即极高的氧总传质系数（Kla）和高强度混合搅拌功能。这两个特性在射流曝气系统中具体表现为以下4个方面的优势：1）高曝气效率（Highaerationefficiency）2）更高的氧利用率（Higherpercentageofoxygenutilization）3）高层搅拌和过程控制（Superiormixingandprocesscontrol）4）好氧曝气过程与缺/厌氧混合过程可以独立控制，自由切换。（Independentcontrolofmixingandoxygentransfer）供气式射流曝气系统布置和控制原理如下图24、射流曝气系统设计曝气设备传氧能力一般以向标准情况下，即20°C、一个大气压力、溶解氧浓度0毫克/升的清水传递的氧量--标准需氧量(SOR)来确定。曝气系统的设计目标就是把实际需氧量(AOR)，使用下列公式转换成标准需氧量(SOR)：标准需氧量(SOR)SOR=___________________AOR___________________((β×CWALT×DC)-CL)(T-20)α｛⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯｝θW*(C20×DC)α=Kla废水/Kla清水β=废水与水的氧溶解度比值通过以上公式式可以看出，α值与SOR成正比，它是唯一与曝气设备有关的参数，对曝气系统设计具有重大影响。前面提到过，曝气系统的能耗大约占到整个生化处理系统能耗的70%左右。因此α值是曝气系统设计要考虑的最重要的因素。相较于其他曝气设备，射流曝气系统会产生更高的α值。对于工业废水如纸浆/纸、制药、化工和食品加工等污水尤其如此。射流曝气器α值高的这一特性是由于此类废水在射流曝气器的湍流混合的水力条件下产生的。在工业废水生化处理系统中，各种曝气器对α值影响及相对能耗总结如下表一：曝气器类型α相对SOR（%）相对能耗（%）射流曝气0.90100100粗孔曝气0.70129157微孔曝气0.40225142表曝机0.90100130表一请注意，虽然SOR与α值成正比，但相对能耗与其并非为简单的线性关系。这是因为不同曝气设备的氧利用率(或称氧传效率SOTE)的差别对能耗也有影响。例如，对于水深6米的曝气池，微孔曝气、射流曝气、粗孔曝气的氧传效率分别为31%、26%和16%。所以SOTE和α值共同决定了一套曝气系统的运行能耗。对于市政污水，使用射流曝气和微孔曝气的α值差别并不大，所以对于市政污水而言，具有更高SOTE的微孔曝气器能耗更少。但是市政污水一般都需要脱氮除磷的厌氧缺氧过程，而这正是微孔曝气系统无法独立完成却是射流曝气系统擅长的特点，即射流曝气系统可以在缺氧/厌氧和好氧过程之间自由切换，独立控制。并且射流曝气器20年的使用寿命、无堵塞、损坏、无池内维修的优势也是微孔曝气无法比拟的。