结构形状 DSLQ型汽水混合射流曝气器主要由外腔、内腔、混合腔、外喷嘴、内喷嘴、进气口和进液口七部分组成。内外腔体均为由上下两个蝶形壳体对合粘结而成的空腔,内外腔体同轴套合,进液口和进气口沿轴心方向分别连接内腔和外腔,内、外喷嘴分别沿内、外腔体周面同心均布。内腔即为工作介质腔,外腔即为引射介质吸入腔,内、外喷嘴间即为混合腔。曝气器自身不含任何机电部件和传动部件,工作时需要配套的设备有:射流循环泵、鼓风机。 DSLQ型汽水混合射流曝气器的立面剖视结构简图(见图1-1) 为使曝气器具有强大的充氧能力,DSLQ型汽水混合射流曝气器采用了多达10个的双层喷嘴。考虑各喷嘴之间相互的影响,喷嘴的分布采用圆形径向等角度放射状布置(见图1-2)。这种布置能****限度地避免射流之间的相互干扰,减少气泡并聚现象,有利于提高氧利用率。 DSLQ型汽水混合射流曝气器一个明显的特点是混合腔(外喷嘴)呈喷嘴状,与工作介质喷嘴(内喷嘴)构成了一组双重喷嘴。将混合腔设计成喷嘴状的主要原因共有四个:一是因为这种结构既能满足氧利用率提高的要求,又能满足减少撞击损失的要求。减少撞击损失需要气液间的速度差尽量小,但是速度差越小,液体对气体的切割作用就越弱,氧利用率就越低。混合腔成喷嘴状时,入口面积较大,空气的流速就低,与液体的速度差就大,切割作用就强;混合腔出口较小,空气的流速就高,与液体的速度差就小,撞击损失就少。二是因为这种结构能利用混合液的动能来实现二次喷射,提高能量的使用效率。混合液与喷嘴外的液体存在较大的速度差,能生产强烈的二次切割作用。三是因为这种结构有利于池内液体紊流的形成,使氧的利用率进一步提高。收缩状喷嘴喷射的液体发散现象较直管喷嘴明显,携带(卷入)周围液体的能力也强,产生紊流的范围也大。四是因为这种结构能够减小气泡直径,增加水中氧的溶解度,提高氧的传递速度。收缩喷嘴的液体发散使流速迅速减小,混合液的动能转为压能,气体被压缩,直径逐渐减小,水中氧的溶液度也增加,使空气的氧可以更快地溶入气液混合流中去,从而提高氧的传递速度。
材质 玻璃钢材质作为一种增强型树脂复合材料,防腐性能优越,可塑性强,容易成型,可以手工制造,便于实现小批量生产,且抗老化,使用寿命超长,是新材料研究领域的一个重要方向。本型曝气器无传动和相对运动部件,喷嘴的射流速度也不需要达到常规负压射流速度(只需50%左右),因此对材质的耐磨性能要求并不高。但本着科学和实事求是的态度,考虑到不可避免的,但是轻微的水力磨损,本公司仍采用耐磨的189树脂(艇用树脂)作为玻璃钢的应用树脂。 综合以上因素,本公司最终确定采用189树脂的玻璃钢作为DSLQ型汽水混合射流曝气器的主体材质。
制造工艺 DSLQ型汽水混合射流曝气器的模具采用玻璃钢材质。为了减少能量的摩擦损耗,必须保证与流体特别是与液体接触面的光滑,为此本公司采用的制模工艺为用易修整的细腻的石膏模胚生产模具。为了保证喷嘴的精度,原模采用国床加工。喷嘴模具采用活动模块制造工艺。内外喷嘴同心度的矫正采用车制的专用特殊量具。产品的粘结部位采用定制的平面板模制造。模具的控制面均采用胶衣涂层,最终均进行抛光处理,以保证控制面的平整和光滑。 制造采用手糊成型的方式。为保证结构的稳定性。我们在DSLQ型汽水混合射流曝气器各腔体的外部设置了多处条式加强筋。外腔及外喷嘴结构层厚度为5mm,压力较大的内腔和内喷嘴结构层厚度为8mm。
安装设计 为便于安装和检修维护,DSLQ型汽水混合射流曝气器采用自动耦合式安装方式。 自动耦合装置有固定底座、承插件、导轨、滑块、上固定块、下固定块六部分组成。固定底座和上固定块作为整个自耦装置的定位之用,与曝气器固定的滑块沿导轨滑动。安装时曝气器下滑,固定底座上的承插件(接工作介质)自动插入曝气器,直至限位销起作用;检修维护时曝气器上滑,固定的承插件(接工作介质)自动脱出曝氯哭器。承插件固定于固定底座上,采用了特殊的衬胶材质,起到密封的作用。 曝气器的安装高度为800~1000mm,安装力求喷嘴中心水平。
安装要求 曝气器永久式安装时必须保证外喷嘴中心的水平误差不超过±1mm。 曝气器自耦式安装时除保证外喷嘴中心的水平误差不超过±1mm外还应保证于自耦基座的同心度误差不超过1mm。 自动耦合装置及安装见图1-3
DSLQ型汽水混合射流曝气器工作原理 曝气充氧 ·喷嘴内充氧 在DSLQ型汽水混合射流曝气器内,工作介质经内喷嘴高速喷射,穿过外喷嘴前与外射介质接触,卷吸、切割、分散、溶解引射介质,引射介质中的氧快速溶入工作介质,同时形成气液混合物。 ·水平射流区充氧 气液混合物仍以较高的速度喷射出外喷嘴,与生物反应器内污水存在速度差,可以进行二次切割。生物反应器内污水被气液混合物卷吸、切割、分散,气液混合物中的溶解氧、气体中的氧气快速分散、溶解进入污水,同时形成气液泥三相混合污水。 ·垂直上升区充氧 内部微小气泡降低了三相混合污水密度,使三相混合污水上升流动。期间生物反应器内污水不断加入上升流体,使三相混合污水亏氧状态加剧,可继续、大量吸收、溶解微小气泡中的氧份。此阶段曝气充氧原理同一般鼓风曝气方式,在这里微小气泡能供给****的充氧量和紊流搅拌作用。 ·二次紊流区充氧 三相混合污水大量涌出液面,在动量和重力作用及影响下向液面下翻滚。此时可带动微小气泡再次进入污水,同时吸收部分界外空气进入污水,产生额外的紊流作用,使微小气泡中的氧****限度地溶入污水。 从传质过程来看,DSLQ型汽水混合射流曝气器明显复杂于其它曝气装置,氧传递的途径很多,氧转移率很高,这是其它曝气装置无法比拟的。 混合搅拌 关闭引射介质,工作介质从内嘴高速喷射,周围低速液体被不断卷吸并进行动量交换,形成新的流体,周而复始,直至动量损失殆尽。动量沿程损失,流量沿程增加,最终实现对液体的混合搅拌。因此一过程无氧参与,故属于无氧搅拌作用。 推流原理 气液混合物或液体从喷嘴高速喷射,与周围液体进行动量交换后能带动周围液体向背对喷嘴的方向流动,因此DSLQ型汽水混合射流曝气器还具有推流作用。 DSLQ型汽水混合射流曝气器首次引入了撞击损失理论,通过简化喷嘴、优化喷射口径等来减少能最和动量损失,从而提高了充氧效率、混合搅拌效果和推流能力。 主要技术性能 DSLQ型汽水混合射流曝气器的结构参数见表1-1。 DSLQ型汽水混合射流曝气器的技术性能如下: ·工作气量:800~1200m3/h; ·氧利用率:22.0~28.2%; ·动力效率:4.17~5.36kgO2/KW·h; ·使用寿命:≥25年 ·循环水量:420~480m3/h ·充氧能力:76.5~89.6kgO2/h ·服务面积:70~90m2;256m2(城市污水)
技术性能曲线 DJAM型汽水混合射流曝气器的技术性能如下(循环水量保持在420~480m3/h时): 图3-1供气量与动力效率的关系曲线; 图3-2供气量与充氧能力的关系曲线; 图3-3供气量与氧利用率的关系曲线。
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