射流泵技術(shù)在環(huán)境保護(hù)中的應(yīng)用

介紹了射流泵技術(shù)的工作原理、特點(diǎn)及其在社會(huì)各部門(mén)的廣泛應(yīng)用，著重講述了在環(huán)境保護(hù)中，射流泵技術(shù)在污水生化處理、舍油污水處理、活性污泥循環(huán)及污泥消化處理、廢氣處理和除塵、強(qiáng)化超音速燃燒處理5個(gè)方面的應(yīng)用情況。進(jìn)一步分析它存在的問(wèn)題，提出相應(yīng)的措施方案，并闡述射流泵技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)，指出它在環(huán)境保護(hù)中的重要意義。

隨著工業(yè)技術(shù)日新月異的發(fā)展，人類對(duì)資源的大規(guī)模開(kāi)發(fā)利用使得環(huán)境問(wèn)題日益突出，保護(hù)環(huán)境越來(lái)越受到人們的關(guān)注，各個(gè)學(xué)科領(lǐng)域各顯其才，盡力消除或減輕環(huán)境對(duì)人們生產(chǎn)和生活產(chǎn)生的不利影響，從而改善環(huán)境，發(fā)揮環(huán)境優(yōu)勢(shì)，走一條良性循環(huán)、可持續(xù)發(fā)展的道路，共建和諧社會(huì)，為人民子孫后代造福。借此，本文簡(jiǎn)要闡述一門(mén)發(fā)展迅速的學(xué)科一射流泵技術(shù)，以及它在環(huán)境保護(hù)中的應(yīng)用。

1射流泵技術(shù)

射流泵(ietpump)1]是以流體射流作為工作介質(zhì)，通過(guò)流體質(zhì)點(diǎn)的紊動(dòng)擴(kuò)散作用，把能量和質(zhì)量傳遞給被抽流體(液體及含固體顆粒的液體)的一種流體機(jī)械及混合反應(yīng)設(shè)備。它由噴嘴、喉管入口、擴(kuò)散管及吸入室等部件構(gòu)成。由于射流泵內(nèi)沒(méi)有運(yùn)動(dòng)部件，所以它具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作可靠、加工容易、維修管理方便和便于綜合利用等優(yōu)點(diǎn)。在很多技術(shù)領(lǐng)域中，采用射流泵技術(shù)可以使整個(gè)工藝流程和設(shè)備大為簡(jiǎn)化，并提高其工作可靠性，特別是在高溫、高壓、真空、強(qiáng)輻射及水下等特殊工作條件下，采用它更顯示出其獨(dú)特的優(yōu)越性。目前在國(guó)內(nèi)外，射流泵技術(shù)已被應(yīng)用于水利、電力、交通、冶金、石油、化工、環(huán)境保護(hù)、海洋開(kāi)發(fā)、核能利用、地質(zhì)勘測(cè)、航空及航天等國(guó)民生產(chǎn)生活的各個(gè)部門(mén)。在這里，本文主要討論射流泵技術(shù)在環(huán)境保護(hù)中的應(yīng)用。

2射流泵技術(shù)在環(huán)境保護(hù)中的應(yīng)用

水力噴射流泵作為一種新的裝置在環(huán)境保護(hù)工作中，愈來(lái)愈顯示出其重要作用。它主要應(yīng)用在以下幾個(gè)方面。

2．1污水生化處理

污水生化處理是通過(guò)微生物的作用，將有機(jī)污染物轉(zhuǎn)變成無(wú)害的氣體產(chǎn)物(如C02，N02，N2)、液體產(chǎn)物(如水)以及富含有機(jī)物的固體產(chǎn)物(生物污泥)，其中生物污泥在沉淀池沉淀，從凈化后的污水中除去的一種方法。

生物處理污水方法有多種，射流曝氣法是繼鼓風(fēng)曝氣，機(jī)械曝氣后的第三類曝氣法。它適用于城市污水及濃度較低的有機(jī)工業(yè)廢水處理。由液氣射流泵組成的射流曝氣裝置是一種新的充氧裝置，它作為污水處理技術(shù)中的主要沒(méi)備之一，其工作原理是通過(guò)液體射流的紊動(dòng)擴(kuò)散作用，使空氣中的氧溶解于污水，為分解有害物質(zhì)的活性污泥提供能量。

射流曝氣是一種新的曝氣技術(shù)，它具有以下優(yōu)點(diǎn)：氧總傳質(zhì)系數(shù)大，氧利用率高、氧動(dòng)力轉(zhuǎn)移系數(shù)高；混合攪拌系數(shù)強(qiáng)；提高了污泥的沉淀性能，所需曝氣時(shí)間短；設(shè)備構(gòu)造簡(jiǎn)單、加工方便、工作可靠、運(yùn)轉(zhuǎn)靈活、便于凋節(jié)；一般噴嘴直徑≥20mm，不易堵塞，易維修管理；融氧速度快、電耗少、運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用低、占地面積少；當(dāng)采用自吸式射流曝氣器時(shí)，可取消鼓風(fēng)機(jī)，消除噪音污染。它作為一種新的節(jié)能環(huán)保技術(shù)，在紙業(yè)、印染、醫(yī)院、城市生活污水等生化處理工程中應(yīng)用有很大的前途。

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，一種新型的曝氣裝置——自吸式自激振蕩脈沖射流曝氣器應(yīng)運(yùn)而生，它利用自激振蕩腔室代替現(xiàn)有曝氣器中的混合管，使吸人的空氣和需氧水體在自激振蕩腔室內(nèi)獲得充分的攪拌、混合和充氧，以脈沖流的方式通過(guò)特殊擴(kuò)散管釋放。理論分析和工業(yè)性初步實(shí)驗(yàn)表明，該曝氣器具有優(yōu)良的攪拌、混合和曝氣性能，并從擴(kuò)散管噴射出的需氧水體具有較強(qiáng)的脈沖效應(yīng)。這種裝置的研究在節(jié)水治污方面起著重要作用，將更好的為環(huán)境保護(hù)服務(wù)。

2．2含油污水處理

在當(dāng)今經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展的時(shí)代，油污染作為一種常見(jiàn)的污染越來(lái)越不可忽視，由于其含油污水的產(chǎn)量大，涉及的范圍廣，例如石油開(kāi)采、石油煉制、石油化工、油品貯運(yùn)、油輪事故、輪船航運(yùn)、車輛清洗、機(jī)械制造、食品加工等過(guò)程中均會(huì)產(chǎn)生含油污水，進(jìn)而對(duì)環(huán)境保護(hù)和生態(tài)平衡危害極大，所以我們應(yīng)該竭力遏制其對(duì)環(huán)境的污染，開(kāi)發(fā)新產(chǎn)品，拓展新思路，為射流泵技術(shù)在含油污水處理中的廣泛應(yīng)用，做出不懈的努力!

用液氣射流泵組成的噴射浮選裝置，其基本工作原理足：利用液氣射流泵，當(dāng)污廢水從射流泵噴嘴高速噴出時(shí)，將其周圍的空氣一起卷吸走，在噴嘴出口處形成真空區(qū)?？諝庠丛床粩嗟匚M(jìn)吸入室，隨水進(jìn)入喉管，空氣與污水充分混合，進(jìn)行能量交換，在湍流狀態(tài)下空氣被剪切成微小氣泡?；旌虾蟮牧黧w在擴(kuò)壓管內(nèi)降到速度，因而壓力升高，產(chǎn)生氣液混合物的壓縮過(guò)程，最后排入浮選池。微小氣泡浮逸出水面，同時(shí)將乳化油不斷的帶出水面，達(dá)到除油的目的。這種方法與加壓溶氣浮選法相比，它的進(jìn)氣量大，便于乳化油的帶出，處理效果好。它不需要投加絮凝劑，避免二次污染。此外，它能耗低，占地面積小，設(shè)備簡(jiǎn)單，無(wú)運(yùn)動(dòng)部件，維修方便，操作安全，運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用低。在空間和重量都受到限制的海洋平臺(tái)上，對(duì)于含油污水的處理應(yīng)優(yōu)先考慮采用噴射浮選裝置。最新研制的FXPl50噴射式自控密閉浮選機(jī)具有效率高、能耗低(相當(dāng)于葉輪式的50％)、占地面積小、轉(zhuǎn)動(dòng)部件少(僅一臺(tái)泵)和操作維護(hù)費(fèi)用低等優(yōu)點(diǎn)。哈薩克北布扎齊油田于2005年5月投入運(yùn)行該浮選機(jī)，其結(jié)果表明，該設(shè)備對(duì)于水中乳化油及懸浮物等有很好的去除效果，且處理效率高，自動(dòng)化程度高，是一種成熟的誘導(dǎo)氣浮設(shè)備，其自動(dòng)控制技術(shù)實(shí)現(xiàn)了密閉運(yùn)行及無(wú)人化操作的特點(diǎn)，有利于社會(huì)、環(huán)境、經(jīng)濟(jì)和諧發(fā)展，其具有廣闊的應(yīng)用前景。

2．3活性污泥循環(huán)及污泥消化處理

在分建式葉輪曝氣生化處理工藝中，射流泵可用于曝氣池及沉淀池之間活性污泥回流，它利用抽吸污水的水泵作動(dòng)力，可以節(jié)省一套動(dòng)力設(shè)備，在污泥消化處理過(guò)程中，它用于消化池對(duì)污泥進(jìn)行攪拌。隨著環(huán)境形勢(shì)日益嚴(yán)峻，污染物的控制和治理已經(jīng)刻不容緩，設(shè)備在水處理行扮演的角色也越來(lái)越重要，污泥泵在水處理中的應(yīng)用也日顯突出。在召開(kāi)的“2007年水業(yè)高級(jí)技術(shù)論壇的會(huì)議”上，清華大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程系教授王偉，著重闡述了污泥處理方法——水熱干化污泥處理技術(shù)。其處理結(jié)果可以使污泥的含水率降到50％左右，整體污泥量在原來(lái)的基礎(chǔ)上再減量大約20％～30％。這項(xiàng)技術(shù)的效果是可觀的，但選用何種污泥輸送設(shè)備運(yùn)送含固量這么大的污泥呢?皮帶輸送顯然不可取的，最直接的方法就是用污泥泵將其直接輸送到換熱器里。污泥泵，被公認(rèn)是世界范圍內(nèi)“污泥泵送系統(tǒng)”的科技領(lǐng)導(dǎo)者，它可以泵送固體含量達(dá)56％的污水過(guò)濾殘?jiān)?，甚至固體含量達(dá)80％的其它稀漿和污泥。由于其動(dòng)力采用液壓驅(qū)動(dòng)，結(jié)構(gòu)上采用提升閥式設(shè)計(jì)，操作簡(jiǎn)單，控制性強(qiáng)，運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)等優(yōu)點(diǎn)，因此可應(yīng)用于涉及污水污泥、制糖工業(yè)污泥、采礦和鋼鐵工業(yè)污泥、化學(xué)和建筑污泥等領(lǐng)域。

2．4廢氣處理和除塵

大氣環(huán)境是人類賴以生存的可貴資源，大氣環(huán)境資源的破壞是一種不可逆過(guò)程，環(huán)境的破環(huán)勢(shì)必影響到經(jīng)濟(jì)、社會(huì)等發(fā)展，控制這類污染已成為各國(guó)的一項(xiàng)義不容辭且刻不容緩的任務(wù)。所以為了保護(hù)我們的生活環(huán)境，應(yīng)需發(fā)揮各方面專業(yè)優(yōu)勢(shì)，更陜更好的做好廢氣處理和除塵等環(huán)保工作。下面簡(jiǎn)要介紹射流泵技術(shù)在這方面的應(yīng)用情況。在廢氣處理中，利用氣體噴射器把高溫尾氣(煤氣)吸入燃燒室內(nèi)燃燒，將能量回收用于加熱爐料，既防止空氣污染又節(jié)省了能源。利用液氣射流泵可以吸收一些工廠排出的有害氣體，如氫氧化物、氯化氫、硫化氫、二氧化硫、甲醇和二氧化碳等，這種化學(xué)氣體吸收裝置，已在冶煉、電鍍、染化、制藥等行業(yè)的工廠推廣使用。它還可作為濕式除塵裝置，除塵效率為80％-95％，已在工業(yè)生產(chǎn)上大量使用。

2．5強(qiáng)化超音速燃燒

利用穩(wěn)定液體射流橫噴入超音速流中產(chǎn)生震蕩激波，并用氫燃料燃燒實(shí)驗(yàn)研究液體射流對(duì)強(qiáng)化超音速燃燒的作用。從而其所產(chǎn)生的振蕩激波就能強(qiáng)化超音速燃燒，提高燃燒效率。

3射流泵技術(shù)在環(huán)保中存在的問(wèn)題及應(yīng)對(duì)措施

任何一種技術(shù)都存在一定的局限性，射流泵技術(shù)在環(huán)境保護(hù)中的應(yīng)用也存在一些問(wèn)題。

3．1現(xiàn)存問(wèn)題．

在污水生化處理方面，以液氣射流泵為主要部件組成的射流曝氣裝置，雖然較鼓風(fēng)曝氣和葉輪曝氣是一大進(jìn)步，但是隨著石油、化工、印染等工業(yè)部門(mén)迅速的發(fā)展壯大，相應(yīng)的工業(yè)廢水比例日益增加，而配套的污水生化處理設(shè)備的一些缺點(diǎn)日漸顯現(xiàn)：沖氧能力較弱，動(dòng)力效率較低等，工藝復(fù)雜，一次性投入高等。

在射流曝氣過(guò)程中，液氣射流泵起著不可取代的作用，所以對(duì)它的改進(jìn)創(chuàng)新是不可忽視的一方面。在射流曝氣器應(yīng)用中，無(wú)論是供氣式還是自吸式，它主要有噴嘴、吸人室、混合室和擴(kuò)散管4個(gè)部件構(gòu)成，其傳質(zhì)傳能過(guò)程在這里完成，其效率的高低與這些結(jié)構(gòu)息息相關(guān)。對(duì)于噴嘴的要求，在理想狀態(tài)下流線型的噴嘴效率最高，但由于加工困難，不如圓錐形的噴嘴使用范圍廣泛；為防止噴口堵塞，噴口的直徑不宜太小，對(duì)于圓錐形的噴嘴，一般25mm左右為宜；就吸入室而言，作為被吸流體的發(fā)生裝置，一般采用圓筒狀，其截面積為噴嘴出口面積的6～10倍，一般認(rèn)為吸入氣體的進(jìn)入方向與工作水的進(jìn)入方向之間的夾角為40°一60°比較合適，這樣的要求一方面考慮到氣體大量且比較順暢被吸入，另一方面考慮到設(shè)備的加工方便，節(jié)約成本；混合室是液體和氣體結(jié)合的主要場(chǎng)所，對(duì)于自吸式一般都有混合室且混合室較長(zhǎng)，使得充分混合；擴(kuò)散管用于將混合物向曝氣池中排放，其大小影響到抽、吸氣量及氧轉(zhuǎn)移作用，也有增強(qiáng)水氣混合和溶解氧的作用，并能產(chǎn)生強(qiáng)烈攪拌。擴(kuò)散管的大小、長(zhǎng)度、浸沒(méi)深度及出口位置對(duì)沖氧效果有重要的作用。

雖然液氣射流泵是射流曝氣的主要裝置，但對(duì)于曝氣池的布置和工藝配置也是重要的另一方面，它關(guān)系到提高射流器的充氧能力，動(dòng)力效率。曝氣池可以選擇矩形布置和圓形布置，射流器和池形存在著一個(gè)最合理的工藝布置。對(duì)于同一種曝射器，不同的池形選擇，不同的配置方法，其結(jié)果是不同的。

3．2解決措施

針對(duì)現(xiàn)有的射流曝氣器的不足之處，不斷提高其沖氧效率，提高氧利用率，改善氧轉(zhuǎn)移動(dòng)力效率，研制開(kāi)發(fā)新型的射流曝氣器。根據(jù)不同的原水水質(zhì)和應(yīng)用條件，開(kāi)發(fā)不同型號(hào)，不同噴射方式的射流曝射器，使其揚(yáng)長(zhǎng)避短，進(jìn)一步提高曝氣技術(shù)推廣應(yīng)用，進(jìn)一步滿足日益增加的各種工業(yè)廢水處理要求。

另外，近年來(lái)在國(guó)內(nèi)建設(shè)的污水處理工程中花費(fèi)了大量資金用于進(jìn)口國(guó)外曝氣設(shè)備和進(jìn)行維護(hù)管理。所以加快對(duì)國(guó)外先進(jìn)曝氣設(shè)備的消化吸收，提高我國(guó)對(duì)曝氣設(shè)備的科技含量和國(guó)產(chǎn)化率，增強(qiáng)在市場(chǎng)上的競(jìng)爭(zhēng)能力，促進(jìn)該領(lǐng)域發(fā)展，更快更好地為環(huán)保事業(yè)做貢獻(xiàn)。

在含油污水處理應(yīng)用中，噴射浮選裝置存在一定的缺陷。如因用大水量維持高的氣水比，而耗能較大，優(yōu)化的氣水比還不清楚，浮選速度低，浮選技術(shù)應(yīng)用在我國(guó)含油污水除油方面的時(shí)間較短，現(xiàn)有的設(shè)備自動(dòng)化程度不高，操作管理跟不上，影響處理效果等。這些問(wèn)題，有的是受原流程設(shè)備的限制造成的，有的是還未弄清新工藝的規(guī)律造成的，針對(duì)此問(wèn)題，應(yīng)從以下幾個(gè)方面解決。

(1)改進(jìn)現(xiàn)有的設(shè)備的不足，消化吸收引進(jìn)的設(shè)備和技術(shù)，開(kāi)發(fā)各類高效、低耗、無(wú)污染的設(shè)備；
(2)綜合利用各種技術(shù)，加強(qiáng)自動(dòng)控制的技術(shù)研究；
(3)加強(qiáng)其機(jī)理的研究，深入浮選技術(shù)的放大設(shè)計(jì)，使其成為更節(jié)能、更環(huán)保的技術(shù)。

3．3發(fā)展趨勢(shì)

目前射流泵技術(shù)在環(huán)境保護(hù)中的應(yīng)用成果是值得肯定的，但由于射流泵本身的主要缺點(diǎn)是傳能效率低，因此如何合理的使用射流泵，盡可能的提高其綜合效率是我們一直關(guān)注的問(wèn)題。事物總是在不斷發(fā)展變化的，所以就射流泵技術(shù)的發(fā)展也是一個(gè)不斷改進(jìn)和完善的過(guò)程，其具體的發(fā)展趨勢(shì)主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。

(1)采用先進(jìn)的測(cè)試設(shè)備，深入研究射流泵內(nèi)部流動(dòng)參數(shù)的變化規(guī)律，提出合理的設(shè)計(jì)方法。
(2)結(jié)合縝密的試驗(yàn)研究，探索發(fā)現(xiàn)其新機(jī)理，新結(jié)構(gòu)，進(jìn)一步提高其整體性能。
(3)采用合理的裝置形式和新工藝技術(shù)，充分發(fā)揮各部件的功用，以獲得更高效率。
(4)設(shè)計(jì)出滿足理論要求的新穎泵型，擴(kuò)大其應(yīng)用范圍，以滿足不同的實(shí)際工作要求。
(5)加大國(guó)際交流合作，借鑒學(xué)習(xí)國(guó)外的先進(jìn)技術(shù)，開(kāi)發(fā)高效低能耗的沒(méi)備，促進(jìn)該領(lǐng)域發(fā)展。

4結(jié)語(yǔ)

射流泵技術(shù)基于自身的優(yōu)勢(shì)及發(fā)展趨勢(shì)，進(jìn)一步發(fā)揮在環(huán)境保護(hù)領(lǐng)域的優(yōu)勢(shì)，我們應(yīng)該總結(jié)國(guó)內(nèi)外射流技術(shù)的應(yīng)用，更好地發(fā)揮它的社會(huì)效應(yīng)。通過(guò)研究分析，本文認(rèn)為從以下方面進(jìn)行改進(jìn)。

(1)系統(tǒng)研究射流泵內(nèi)部流暢射流及其邊界層的發(fā)展機(jī)理，提高射流的有效打擊力。

(2)理論與試驗(yàn)結(jié)合，開(kāi)發(fā)新型射流噴嘴及其射流曝氣設(shè)備，為工業(yè)生產(chǎn)提供理論依據(jù)。

(3)優(yōu)化射流泵結(jié)構(gòu)參數(shù)，建立多種模型進(jìn)行分析比較，開(kāi)展不同用途的射流泵，為生態(tài)環(huán)境保護(hù)及其工業(yè)社會(huì)生產(chǎn)提供技術(shù)支持。人類作為環(huán)境保護(hù)的主人，首先樹(shù)立環(huán)保意識(shí)，其次具備大膽改革和創(chuàng)新的精神，不斷研制和開(kāi)發(fā)新產(chǎn)品，廣泛的應(yīng)用于環(huán)境保護(hù)，使得環(huán)境、人類和諧發(fā)展，共創(chuàng)美好的家園!