[发明专利]一种分体式射流曝气器及其使用方法

说明书

技术领域

本发明属于水处理领域，涉及曝气装置。

背景技术

射流曝气(自吸式)应用于小型废水与工业废水处理工程，与微孔曝气器相比，具有投资省，无需设置风机和空气净化，搅动效果好，氧利用率高，不易堵塞，检修维护方便，噪声小，安装方便等优点。

但是该类型射流曝气器设计相对复杂，设计不当容易造成吸气量小，气泡质量差，动力效率低，影响水处理成本，这成了该类型射流曝气器的工程推广应用的主要“瓶颈”。同时自该类型射流曝气器基本结构提出之后，对于新型射流曝气器，特别是出流方式及出流部件的研究，和射流曝气器结构参数优化设计研究，近几年没有引起足够的重视，有关这方面设备的研究和应用都比较少。最为常见的是尾管直接排放，这种出流方式形式简单，但能量利用不合理，气泡利用不充分，并最终影响到曝气成本；也有在尾管后加穿孔管，目的是希望将吸入的空气迅速溶解于水，提高射流曝气的充氧能力，但加穿孔管会增大流动阻力，影响射流器的吸气性能，同时也容易出现堵塞情况；还有L型两相流管和蛇型盘管，这两种属于曲折管道，它的好处在于比直管造成更多的紊动机会，以利增加氧的溶解和吸收，但却增加了流动阻力，减少进气量，因此不常用。

由此可见，发展新结构射流曝气器，在一定能量输入的情况下，平衡吸气性能和搅动性能的矛盾，并采用先进的设计方法进行各个部件的结构参数优化设计，有利于进一步挖掘和提升该类型射流曝气器的工作性能，以此降低水处理设备的运行成本。

发明内容

本发明的目的在于提供一种新结构的射流曝气器，比传统的射流曝气器动力效率和氧利用率更高，吸气量更大，气泡质量更高，搅动更为均匀，更节能。

为实现以上目标，本发明的技术方案是：一种分体式射流曝气器，包括：吸入口、水喷嘴、混合管、扩散管、尾管，还包括：布水器，其与尾管连接，所连接的是具有扩散角度的管段，其内部设置具有偏转混合液和减少局部阻力的作用的圆锥体。

进一步，其排放口的形状是近似圆形孔；具体的，可以是中间是矩形，两边是半圆。

所述排放口的形状是中间是矩形，两边是半圆。

一种优化上述的分体式射流曝气器的方法，采用CFD商用软件数值仿真对所述射流曝气器的结构进行优化设计。

一种应用上述的分体式射流曝气器的方法，使用水泵将污水-活性污泥混合液送入水喷嘴，依靠水喷嘴内部截面的收缩使得混合液加速喷出，在射流的行程中形成一定的真空，于是空气通过吸入口被吸入，空气、污水与活性污泥在混合管中相互剪切混合，形成气、液、固三相混合液，进入扩散管中速度减小，压力增加，形成具有一定压力的射流从布水器斜向喷出，对水体起到充氧和搅动的作用。

本发明有如下特点：

1.布水器可以平衡吸气性能和搅动性能的矛盾，促使三相混合液斜向均匀出流，增大了射流器的搅动范围，并使输入能量传递给更广大水体，以此达到合理利用输入能量和节能的目的，避免了尾管，穿孔管等排放形式的弊病。

2.斜向出流在射流器上部和下部产生两个旋向不同的涡，特别是下部水体得到较好的搅动，可以减少曝气死区。

3.布水器内部圆锥的设计不仅导致斜向出流，也有效降低了出流排放的局部阻力，不致影响吸气性能。

4.布水器出口近似圆形孔的排放口有助于进一步剪切气泡，提高气泡质量，最终提高氧的利用率。

5.分体式射流曝气器拥有优秀的结构参数，并拥有翔实的各个工况下运行的操作参数及其合理的安装布置设计方案。

采用CFD商用软件数值仿真进行本射流曝气器的优化设计，这种设计技术的优势在于：①设计费用成本低，计算周期短，因此可以计算尽可能多的参数，筛选出较优的结构参数用于试验检验，确定射流器结构尺寸，大大减少试验工作量。这是传统设计选择参数时所覆盖不到的。②数值模拟涉及的是场概念，有别于传统设计的粗放模式，不仅可以反映真实工况内部的流动特性，还可以得到射流过程吸入流量和参数之间的关系，提供设计依据。③可以显示射流曝气器内部流场，和捕捉内部流场参数作为理论参考，而试验测试由于流道的复杂性显得十分困难。

附图说明

图1是本发明分体式射流曝气器一种实施例示意图(图中标号：1.吸入口 2.水喷嘴 3.混合管 4.扩散管 5.尾管 6.布水器)；

图2是图1所示实施例布水器示意图；

图3是射流器计算模型示意图；

图4是射流器内部速度矢量图；

图5是射流器内部速度云图；

图6是反应器内部速度矢量图(尾管直接排放)；

图7是反应器内部速度云图(尾管直接排放)。

具体实施方式