一體化噴流曝氣機組選型指南

聲明：

本指南所涉及的设计原则和引用的图表数据，仅适用于成都绿水科技有限公司的射流器系列产品。不允許也不能被任何其他同等功能的產品或任何人出於任何目的所引用。本公司對任何不當引用的結果不負任何責任的同時保留自己被侵權後進行訴訟的權利。

引言

隨著污水處理排放標準的提升，對生化曝氣設備的充氧效能，可靠性和使用壽命提出了更高的要求。同時，基於降低成本的目的，排污單位對污染物去除電耗（如kwh/kg（COD））及維修更換成本的關注也日益加強。射流傳質系統，具備高效率，性能長期穩定可靠，壽命長，適於各種水深，免維修，投資省，安裝施工方便，可以不放水施工改造等特點，為滿足客戶進行污水處理的需求，提供了高效可靠的技術手段。

噴射系統在2005年進行了完整的純氧曝氣和空氣曝氣工業規模試驗，累積了經驗數據，並由此建立計算設計模型。在此基礎上，經過多年在空氣曝氣，臭氧投加和純氧曝氣的應用實踐，已形成了成熟的產品系列體系。

儘管射流系統結構簡單，其組成包括射流器，二次噴射器，循環水泵等。其傳質效率和動力消耗卻與下述多個參數相關：

1，水深

2，氣水比

3，水力停留時間

4，進口工作壓力

5，出口工作壓力

6，水溫

7，鹽度

8，水質

因此，在設計中要做到既保證較高的氧轉移效率，又要確保較低的動力消耗，對非專業人士而言，是複雜而無頭緒的事情。

本選型指南的目的，旨在為設計單位或人員，在工程設計的初始階段，完成曝氣設備初步選型提供基本的指導。在專案確立後，建議送交成都綠水科技有限公司做出選型設計的修改建議。

噴射曝氣器的選型包括三個部分：噴射器機組選型（噴射器機組由水泵和噴射器組成）、增效噴嘴選型、風機選型（自吸射流曝氣時不需要風扇，鼓風加壓噴射曝氣時才需要）。

1.射流器機組選型

A、直接查表法

當專案實際運作的條件與「噴射器機組-自吸/鼓風加壓充氧量選型表」中給定的條件（即水溫20℃，操作溶氧2mg/L，鹽度0，係數θ=1.024；其餘係數α、β、Ω、τ為1）相同時，不需對計算的實際需氧量進行修正，根據計算的實際需氧量和曝氣池水深直接查“射流器機組-自吸/鼓風加壓充氧量選型表”（即“附件1射流器機組-自吸系列充氧量選型表”、“附件2 射流器機組-鼓風加壓系列充氧量選型表”，以下簡稱附件1、附件2）來進行選型。

例1：某項目池型8m×5m×4m（水深），運轉溫度20℃，鹽度為0，實際需氧量32kg（O₂）/h。

此項目實際運作條件與表中給定的條件相同，不需要對計算出的實際需氧量進行修正，可直接查表（即附件1、附件2）進行選型。

查表：4m水深時，GW-T300C型射流器機組自吸的實際充氧量為32.22kg（O₂）/h；GW-T200C型射流器機組鼓風加壓的實際充氧量為33.45kg（O₂）/h；這組鼓風加壓的實際充氧量為33.45kg（O₂）/h；這組鼓風加壓的實際充氧量為33.45kg（O₂）/h；這兩個機組型的含氧量。

所以，該計畫GW曝氣機組的選型有2種：①GW-T300C，自吸；②GW-T200C，鼓風加壓。

B、修正查表法

當專案實際運作的條件與「噴射器機組-自吸/鼓風加壓充氧量選型表」中給定的條件（即水溫20℃，操作溶氧2mg/L，鹽度0，係數θ=1.024；其餘係數α、β、Ω、τ為1）不同時，199_{（T=20℃，β=1）}值，再根據修正的AOTR_{（T=20℃，β=1）}值進行查表（即附件1、附件2）選型。

例2：某項目池型8m×5m×4m（水深），運轉溫度25℃，鹽度為5‰，實際需氧量32kg（O₂）/h。

本專案實際運作條件與表中給定的條件不同，需要先將實際運作條件下的需氧量AOTR修正為AOTR_{（T=20℃，β=1）}值後，再進行查表（即附件1、附件2）選型。

從「附件5 不同鹽度及操作溫度下的飽和溶氧濃度（mg/L）」中查出，25℃、鹽度為5‰時的飽和溶氧濃度為C*_ST=8.01mg/L

AOTR=AOTR_{（T=20℃，β=1）}/7.08×（β×C*_ST-C_OP）　（註：公式見附件4 充氧量修正計算）

即　AOTR_{（T=20℃，β=1）}=AOTR×7.08/（β×C*_ST-C_OP）
=32×7.08/（1×8.01-2）
=37.70 kg(O₂)/h

查表，在4m水深時AOTR_{（T=20℃，β=1）}能達到37.7kg(O₂)/h的噴射器機組型號有：① GW-T300D，自吸，充氧量42.14kg(O₂)/h；② GW-T200D，鼓風加壓，充氧量42.21 kg(O₂)/h。

所以，該計畫GW曝氣機組的選型有2種：①GW-T300D，自吸；②GW-T200D，鼓風加壓。

在例2中，操作溶氧C_OP取預設值2mg/L。但實際情況下，操作溶氧C_OP的值也可能不為2mg/L，在進行需氧量修正時，需考慮操作溶氧的變化。

例3：如某項目池型8m×5m×4m（水深），運轉溫度25℃，鹽度為5‰，操作溶氧量為3mg/L，實際需氧量32kg（O₂）/h。

從「附件5 不同鹽度及操作溫度下的飽和溶氧濃度（mg/L）」中查出，25℃、鹽度為5‰時的飽和溶氧濃度為C*_ST=8.01mg/L。

AOTR=AOTR_{（T=20℃，β=1）}/7.08×（β×C*_ST-C_OP）

即　AOTR_{（T=20℃，β=1）}=AOTR×7.08/（β×C*_ST-C_OP）
=32×7.08/（1×8.01-3）
=45.22 kg(O₂)/h

查表，在4m水深時AOTR_{（T=20℃，β=1）}能達到45.22kg(O₂)/h的噴射器機組型號有：① GW-T300E，自吸，充氧量54.85kg(O₂)/h；② GW-T200E，鼓風加壓，充氧量50.66 kg(O₂)/h。

所以，此計畫GW曝氣機組的選型有2種：①GW-T300E，自吸；②GW-T200E，鼓風加壓。

2.增效噴嘴選型

增效噴嘴的選型主要透過兩個面向來決定。首先透過「附件3 射流器機組增效噴嘴選型表」（以下簡稱附件3）來確定某型號射流器機組的增效噴嘴配置方法，對增效噴嘴進行初步選型；再透過增效噴嘴在曝氣池內的合理配置對初步選型的增效噴嘴配置方法進行篩選。

A、當曝氣池池寬小於等於6m時

增效噴嘴噴射方向的服務距離為5m～6m。當曝氣池池寬小於等於6m時，請在池寬方向佈置一排增效噴嘴即可滿足噴射方向的服務距離。

例1中曝氣池池型為8m×5m×4m（水深），以GW-T200B型噴射器機組來說明增效噴嘴的選型。

1）查表初步選型：從附件3查出GW-T200B型噴射器機組的增效噴嘴選型配置有6種方法，具體如下：

① N70增效噴嘴：4個，噴嘴間距≤3.5m

② N70B增效噴嘴：6個，噴嘴間距≤3m

③ N70C增效噴嘴：4個，噴嘴間距≤3m

④ N60增效噴嘴：6個，噴嘴間距≤3m

⑤ N40增效噴嘴：12個，噴嘴間距≤2.5m

⑥ N30增效噴嘴：24個，噴嘴間距≤2.5m

2）透過對增效噴嘴的合理佈置對初步選型進行篩選

此專案池寬5m，增效噴嘴噴射方向的服務距離為5m～6m，所以在池寬方向佈置一排增效噴嘴即可。

此項目池長8m，①～⑥種配置方法的噴嘴間距分別為：8m/4個=2m/個、8m/6個=1.333m/個、8m/4個=2m/個、8m/ 6個=1.333m/個、8m/12個=0.667m/個、8m/24個=0.333m/個，皆在各型號增效噴嘴所需的噴嘴間距範圍內。

所以從佈置上考慮，①～⑥種配置方法均是可行的。

綜上所述，此專案增效噴嘴的選用配置有如下6種方法，如下：

① N70增效噴嘴：4個，噴嘴間距≤3.5m

② N70B增效噴嘴：6個，噴嘴間距≤3m

③ N70C增效噴嘴：4個，噴嘴間距≤3m

④ N60增效噴嘴：6個，噴嘴間距≤3m

⑤ N40增效噴嘴：12個，噴嘴間距≤2.5m

⑥ N30增效噴嘴：24個，噴嘴間距≤2.5m

B、當曝氣池池寬大於6m時

增效噴嘴噴射方向的服務距離為5m～6m，當曝氣池池寬大於6m時，在池寬方向佈置一排增效噴嘴將無法滿足在平行於噴射方向服務距離。在池寬方向將佈置多排增效噴嘴，具體佈置排數N=（池寬/5m）。

假設曝氣池池型：15m×9m×4m（水深），以GW-T200B型噴射器機組來說明增效噴嘴的選用配置。

此專案池寬9m，大於增效噴嘴噴射方向的服務距離5m～6m，所以在池寬方向將佈置多排增效噴嘴，具體佈置排數為2排（即（池寬9m/5m）取整。）

1）查表初步選型：從附件3查出GW-T200B型噴射器機組的增效噴嘴選型配置有6種方法，具體如下：

① N70增效噴嘴：4個，噴嘴間距≤3.5m

② N70B增效噴嘴：6個，噴嘴間距≤3m

③ N70C增效噴嘴：4個，噴嘴間距≤3m

④ N60增效噴嘴：6個，噴嘴間距≤3m

⑤ N40增效噴嘴：12個，噴嘴間距≤2.5m

⑥ N30增效噴嘴：24個，噴嘴間距≤2.5m

2）透過合理佈置對初步選型進行篩選

本工程池寬9m，增效噴嘴噴射方向的服務距離為5m～6m，在池寬方向佈置2排增效噴嘴；所以噴嘴數量除以2後在池長方向佈置。

此項目池長15m，①～⑥種配置方法單排噴嘴間距分別為：15m/2個=7.5m/個、15m/3=5m/個、15m/2個=7.5m/個、15m/3=5m、15 m/6個=2.5m/個、15m/12個=1.25m/個，①～④選型配置不在各個型號增效噴嘴要求的噴嘴間距範圍內，⑤、⑥選型配置方法在要求的噴嘴間距範圍內。

綜上所述，此專案增效噴嘴的選用配置有如下5種方法，如下：

N40增效噴嘴、12個或N30增效噴嘴、24個。

3.風機選型

自吸射流曝氣時不需要風扇，只有鼓風加壓噴射曝氣時才需要與風扇配合使用。在對應水深及射流器機組-鼓風加壓型號下直接查出風機的風量及風壓。

例1中項目的選型有自吸和鼓風加壓2種方案，自吸不需要風機，只對鼓風加壓進行風機選型。

4m水深時，GW-T200C型噴射器機組鼓風加壓的風扇參數如下：

風量：6.72m³/min，風壓：49kpa

例2中項目的選型也有自吸和鼓風加壓2種方案，自吸不需要風機，只對鼓風加壓進行風機選型。

4m水深時，GW-T200D型噴射器機組鼓風加壓的風扇參數如下：

風量：8.49m³/min，風壓：49kpa。

例3中項目的選型也只對鼓風加壓進行風機選型。

4m水深時，GW-T200E型噴射器機組鼓風加壓的風扇參數如下：

風量：10.18m³/min，風壓：49kpa。

附件1 射流器機組-自吸系列充氧量選型表

表中所給的充氧量是在水溫20℃，操作溶氧2mg/L，鹽度0，係數θ=1.024；其餘係數α、β、Ω、τ為1的條件下的值。

注意：附件1中的水功率是水泵的有效功率，在選擇水泵時需要除以馬達效率轉換為水泵馬達功率。

附件2 射流器機組-鼓風加壓系列充氧量選型表

表中所給的充氧量是在水溫20℃，操作溶氧2mg/L，鹽度0，係數θ=1.024；其餘係數α、β、Ω、τ為1的條件下的值。

注意：附件2中的水功率是水泵的有效功率，在選擇水泵時需要除以馬達效率轉換為水泵的馬達功率。

附件3 射流器機組增效噴嘴選型表

所有型號增效噴嘴噴射方向服務距離為5m～6m；增效噴嘴間距具體見下表。

附件4 充氧量修正計算

AOTR=α×SOTR×θ/C*_S20×（τ×Ω×β×C*_S20-Cop）

C_ST=τ×Ω×β×C*_S20

其中，AOTR：實際運轉條件下的充氧量，kg/h。

SOTR：標準條件下的充氧量，kg/h。標準條件是指水溫20℃、大氣壓力1.013×10⁵Pa，脫氧清水。

AOTR_{（T=20℃，β=1）}：射流曝氣在給定條件下的充氧量，kg/h。給定條件是指水溫20℃，操作溶氧2mg/L，鹽度0，係數θ=1.024；其餘係數α、β、Ω、τ為1。

C*_S20：標準條件下（20℃、1atm）飽和溶氧DO，等於9.08mg/L。

C*_ST：運轉條件下飽和溶解氧DO，mg/L。

C_OP：運轉所需的溶氧，一般取值2mg/L。

τ：C*_ST/C*_S20

Ω：飽和溶氧與運轉壓力和標準壓力相關係數，文丘里射流器Ω=1。

β：污水化學性質對飽和溶氧的影響係數；β=0.9～0.97。

α：污水KL/清水KL（文丘里射流器α可達1，微孔曝氣α在0.2～0.8之間）。

θ：運行溫度KL/標準溫度KL（通常實驗數據顯示為1.024）。

標準條件下的充氧量SOTR與噴射曝氣給定條件下的實際充氧量AOTR_{（T=20℃，β=1）}的關係如下：

AOTR_{（T=20℃，β=1）}=（α×SOTR×θ/C*_S20）×（τ×Ω×β×C*_S20-Cop）
=（1×SOTR×1.024/9.08）×（9.08-2）
=（1.024×SOTR/9.08）×7.08

當運轉條件與噴射曝氣實際充氧量的給定條件不同時，需對噴射曝氣的實際充氧量進行修正。其中：α、Ω在文丘里射流器中取值為1，不變；θ取經驗常數1.024；運轉所需的溶氧濃度2mg/L不變。

AOTR=（α×SOTR×θ/C*_S20）×（τ×Ω×β×C*_S20-Cop）
=（1×SOTR×1.024/9.08）×（β×C*_ST-2）
=（1.024×SOTR/9.08）×（β×C*_ST-2）
=AOTR_{（T=20℃，β=1）}/7.08×（β×C*_ST-2）

1.當運轉條件與表中給定的條件相同時，實際充氧量即為查表值；

AOTR=AOTR_{（T=20℃，β=1）}

2.當運轉條件與表中給定條件不一樣時，實際充氧量與表中所查充氧量值有下例關係：

AOTR=AOTR_{（T=20℃，β=1）}/7.08×（β×C*_ST-C_OP）

其中：AOTR：運轉條件下的實際充氧量，kg/h；

AOTR_{（T=20℃，β=1）}：表中查出的實際充氧量，kg/h；即水溫20℃，操作溶氧2mg/L，鹽度0，係數θ=1.024；其餘係數α、β、Ω、τ為1的一種實際條件下的充氧量；

β：污水化學性質對飽和溶氧的影響係數；β=0.9～0.97；

C*_ST：運轉條件下飽和溶氧DO，mg/L；

C_OP：運轉所需的溶氧，一般取值2mg/L。

附件5 不同鹽度及操作溫度下的飽和溶氧濃度（mg/L）

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