一体化射流曝气机组选型指南

声明：

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。不允许也不能被任何其他同等功能的产品或任何人出于任何目的所引用。本公司对任何不当引用的结果不负任何责任的同时保留自己被侵权后进行诉讼的权利。

引言

随着污水处理排放标准的提升，对生化曝气设备的充氧效能，可靠性和使用寿命提出了更高的要求。与此同时，基于降低成本的目的，排污单位对污染物去除电耗（如kwh／kg（COD））及维修更换成本的关注也日益加强。射流传质系统，具备高效率，性能长期稳定可靠，寿命长，适于各种水深，免维修，投资省，安装施工方便，可以不放水施工改造等特点，为满足客户进行污水处理的需求，提供了高效可靠的技术手段。

射流系统在2005年进行了完整的纯氧曝气和空气曝气工业规模试验，积累了经验数据，并由此建立计算设计模型。在此基础上，经过多年在空气曝气，臭氧投加和纯氧曝气的应用实践，已形成了成熟的产品系列体系。

尽管射流系统结构简单，其构成包括射流器，二次喷射器，循环水泵等。其传质效率和动力消耗却与下述多个参数相关：

1，水深

2，气水比

3，水力停留时间

4，进口工作压力

5，出口工作压力

6，水温

7，盐度

8，水质

因此，在设计中要做到既保证较高的氧转移效率，又保证较低的动力消耗，对非专业人士而言，是复杂而无头绪的事情。

本选型指南的目的，旨在为设计单位或人员，在项目设计的初始阶段，完成曝气设备初步选型提供基本的指导。在项目确立后，建议送交成都绿水科技有限公司做出选型设计方面的修改建议。

射流曝气器的选型包括三部分：射流器机组选型（射流器机组由水泵和射流器组成）、增效喷嘴选型、风机选型（自吸射流曝气时不需要风机，鼓风加压射流曝气时才需要）。

1、射流器机组选型

A、直接查表法

当项目实际运行的条件与“射流器机组-自吸/鼓风加压充氧量选型表”中给定的条件（即水温20℃，操作溶解氧2mg/L，盐度0，系数θ=1.024；其余系数α、β、Ω、τ为1）相同时，不需对计算的实际需氧量进行修正，根据计算的实际需氧量和曝气池水深直接查“射流器机组-自吸/鼓风加压充氧量选型表”（即“附件1 射流器机组-自吸系列充氧量选型表”、“附件2 射流器机组-鼓风加压系列充氧量选型表”，以下简称附件1、附件2）来进行选型。

例1：某项目池型8m×5m×4m（水深），运行温度20℃，盐度为0，实际需氧量32kg（O₂）/h。

该项目实际运行条件与表中给定的条件相同，不需要对计算出的实际需氧量进行修正，可直接查表（即附件1、附件2）进行选型。

查表：4m水深时，GW-T300C型射流器机组自吸的实际充氧量为32.22kg（O₂）/h；GW-T200C型射流器机组鼓风加压的实际充氧量为33.45kg（O₂）/h；这两个型号的射流器机组都能满足项目的需氧量。

所以，该项目GW曝气机组的选型有2种：①GW-T300C，自吸；②GW-T200C，鼓风加压。

B、修正查表法

当项目实际运行的条件与“射流器机组-自吸/鼓风加压充氧量选型表”中给定的条件（即水温20℃，操作溶解氧2mg/L，盐度0，系数θ=1.024；其余系数α、β、Ω、τ为1）不同时，需先对计算的实际需氧量进行修正（具体修正方式见“附件4 充氧量修正计算”），修正为AOTR_{（T=20℃，β=1）}值，再根据修正的AOTR_{（T=20℃，β=1）}值进行查表（即附件1、附件2）选型。

例2：某项目池型8m×5m×4m（水深），运行温度25℃，盐度为5‰，实际需氧量32kg（O₂）/h。

该项目实际运行条件与表中给定的条件不同，需要先将实际运行条件下的需氧量AOTR修正为AOTR_{（T=20℃，β=1）}值后，再进行查表（即附件1、附件2）选型。

从“附件5 不同盐度和操作温度下的饱和溶解氧浓度（mg/L）”中查出，25℃、盐度为5‰时的饱和溶解氧浓度为C*_ST=8.01mg/L

AOTR=AOTR_{（T=20℃，β=1）}/7.08×（β×C*_ST-C_OP）　（注：公式见附件4 充氧量修正计算）

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水深时AOTR_{（T=20℃，β=1）}能达到37.7kg(O₂)/h的射流器机组型号有：① GW-T300D，自吸，充氧量42.14kg(O₂)/h；② GW-T200D，鼓风加压，充氧量42.21 kg(O₂)/h。

所以，该项目GW曝气机组的选型有2种：①GW-T300D，自吸；②GW-T200D，鼓风加压。

在例2中，操作溶解氧C_OP取默认值2mg/L。但实际情况下，操作溶解氧C_OP的取值也可能不为2mg/L，在进行需氧量修正时，需考虑操作溶解氧的变化。

例3：如某项目池型8m×5m×4m（水深），运行温度25℃，盐度为5‰，操作溶解氧为3mg/L，实际需氧量32kg（O₂）/h。

从“附件5 不同盐度和操作温度下的饱和溶解氧浓度（mg/L）”中查出，25℃、盐度为5‰时的饱和溶解氧浓度为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水深时AOTR_{（T=20℃，β=1）}能达到45.22kg(O₂)/h的射流器机组型号有：① GW-T300E，自吸，充氧量54.85kg(O₂)/h；② GW-T200E，鼓风加压，充氧量50.66 kg(O₂)/h。

所以，该项目GW曝气机组的选型有2种：①GW-T300E，自吸；②GW-T200E，鼓风加压。

2、增效喷嘴选型

增效喷嘴的选型主要通过两个方面来确定。首先通过“附件3 射流器机组增效喷嘴选型表”（以下简称附件3）来确定某型号射流器机组的增效喷嘴配置方法，对增效喷嘴进行初步选型；再通过增效喷嘴在曝气池内的合理布置对初步选型的增效喷嘴配置方法进行筛选。

A、当曝气池池宽小于等于6m时

增效喷嘴喷射方向的服务距离为5m～6m。当曝气池池宽小于等于6m时，在池宽方向布置一排增效喷嘴即可满足喷射方向的服务距离。

例1中曝气池池型为8m×5m×4m（水深），以GW-T200B型射流器机组来说明增效喷嘴的选型。

1）查表初步选型：从附件3中查出GW-T200B型射流器机组的增效喷嘴选型配置有6种方法，具体如下：

① N70增效喷嘴：4个，喷嘴间距≤3.5m

② N70B增效喷嘴：6个，喷嘴间距≤3m

③ N70C增效喷嘴：4个，喷嘴间距≤3m

④ N60增效喷嘴：6个，喷嘴间距≤3m

⑤ N40增效喷嘴：12个，喷嘴间距≤2.5m

⑥ N30增效喷嘴：24个，喷嘴间距≤2.5m

2）通过对增效喷嘴的合理布置对初步选型进行筛选

该项目池宽5m，增效喷嘴喷射方向的服务距离为5m～6m，所以在池宽方向布置一排增效喷嘴即可。

该项目池长8m，①～⑥种配置方法的喷嘴间距分别为：8m/4个=2m/个、8m/6个=1.333m/个、8m/4个=2m/个、8m/6个=1.333m/个、8m/12个=0.667m/个、8m/24个=0.333m/个，均在各个型号增效喷嘴要求的喷嘴间距范围内。

所以从布置上考虑，①～⑥种配置方法均是可行的。

综上所述，该项目增效喷嘴的选型配置有如下6种方法，具体如下：

① N70增效喷嘴：4个，喷嘴间距≤3.5m

② N70B增效喷嘴：6个，喷嘴间距≤3m

③ N70C增效喷嘴：4个，喷嘴间距≤3m

④ N60增效喷嘴：6个，喷嘴间距≤3m

⑤ N40增效喷嘴：12个，喷嘴间距≤2.5m

⑥ N30增效喷嘴：24个，喷嘴间距≤2.5m

B、当曝气池池宽大于6m时

增效喷嘴喷射方向的服务距离为5m～6m，当曝气池池宽大于6m时，在池宽方向布置一排增效喷嘴将不能满足在平行于喷射方向服务距离。在池宽方向将布置多排增效喷嘴，具体布置排数N=（池宽/5m）。

假设曝气池池型：15m×9m×4m（水深），以GW-T200B型射流器机组来说明增效喷嘴的选型配置。

该项目池宽9m，大于增效喷嘴喷射方向的服务距离5m～6m，所以在池宽方向将布置多排增效喷嘴，具体布置排数为2排（即（池宽9m/5m）取整。）

1）查表初步选型：从附件3中查出GW-T200B型射流器机组的增效喷嘴选型配置有6种方法，具体如下：

① N70增效喷嘴：4个，喷嘴间距≤3.5m

② N70B增效喷嘴：6个，喷嘴间距≤3m

③ N70C增效喷嘴：4个，喷嘴间距≤3m

④ N60增效喷嘴：6个，喷嘴间距≤3m

⑤ N40增效喷嘴：12个，喷嘴间距≤2.5m

⑥ N30增效喷嘴：24个，喷嘴间距≤2.5m

2）通过合理布置对初步选型进行筛选

该项目池宽9m，增效喷嘴喷射方向的服务距离为5m～6m，在池宽方向布置2排增效喷嘴；所以喷嘴数量除以2后在池长方向布置。

该项目池长15m，①～⑥种配置方法单排喷嘴间距分别为：15m/2个=7.5m/个、15m/3=5m/个、15m/2个=7.5m/个、15m/3=5m、15m/6个=2.5m/个、15m/12个=1.25m/个，①～④选型配置不在各个型号增效喷嘴要求的喷嘴间距范围内，⑤、⑥选型配置方法在要求的喷嘴间距范围内。

综上所述，该项目增效喷嘴的选型配置有如下5种方法，具体如下：

N40增效喷嘴、12个或N30增效喷嘴、24个。

3、风机选型

自吸射流曝气时不需要风机，只有鼓风加压射流曝气时才需要与风机配合使用。在对应水深和射流器机组-鼓风加压型号下直接查出风机的风量及风压。

例1中项目的选型有自吸和鼓风加压2种方案，自吸不需要风机，只对鼓风加压进行风机选型。

4m水深时，GW-T200C型射流器机组鼓风加压的风机参数如下：

风量：6.72m³/min，风压：49kpa

例2中项目的选型也有自吸和鼓风加压2种方案，自吸不需要风机，只对鼓风加压进行风机选型。

4m水深时，GW-T200D型射流器机组鼓风加压的风机参数如下：

风量：8.49m³/min，风压：49kpa。

例3中项目的选型也只对鼓风加压进行风机选型。

4m水深时，GW-T200E型射流器机组鼓风加压的风机参数如下：

风量：10.18m³/min，风压：49kpa。

附件1 射流器机组-自吸系列充氧量选型表

表中给出的充氧量是在水温20℃，操作溶解氧2mg/L，盐度0，系数θ=1.024；其余系数α、β、Ω、τ为1的条件下的值。

注：附件1中的水功率是水泵的有效功率，在选择水泵时需要除以电机效率转换为水泵电机功率。

附件2 射流器机组-鼓风加压系列充氧量选型表

表中给出的充氧量是在水温20℃，操作溶解氧2mg/L，盐度0，系数θ=1.024；其余系数α、β、Ω、τ为1的条件下的值。

注：附件2中的水功率是水泵的有效功率，在选择水泵时需要除以电机效率转换为水泵的电机功率。

附件3 射流器机组增效喷嘴选型表

所有型号增效喷嘴喷射方向服务距离为5m～6m；增效喷嘴间距具体见下表。

附件4 充氧量修正计算

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

C_ST=τ×Ω×β×C*_S20

其中，AOTR：实际运行条件下的充氧量，kg/h。

SOTR：标准条件下的充氧量，kg/h。标准条件是指水温20℃、大气压1.013×10⁵Pa，脱氧清水。

AOTR_{（T=20℃，β=1）}：射流曝气在给定条件下的充氧量，kg/h。给定条件是指水温20℃，操作溶解氧2mg/L，盐度0，系数θ=1.024；其余系数α、β、Ω、τ为1。

C*_S20：标准条件下（20℃、1atm）饱和溶解氧DO，等于9.08mg/L。

C*_ST：运行条件下饱和溶解氧DO，mg/L。

C_OP：运行所需的溶解氧，一般取值2mg/L。

τ：C*_ST/C*_S20

Ω：饱和溶解氧与运行压力和标准压力相关系数，文丘里射流器Ω=1。

β：污水化学性质对饱和溶解氧的影响系数；β=0.9～0.97。

α：污水KL/清水KL（文丘里射流器α可达到1，微孔曝气α在0.2～0.8之间）。

θ：运行温度KL/标准温度KL（通常实验数据表明为1.024）。

标准条件下的充氧量SOTR与射流曝气给定条件下的实际充氧量AOTR_{（T=20℃，β=1）}的关系如下：

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

当运行条件与射流曝气实际充氧量的给定条件不同时，需对射流曝气的实际充氧量进行修正。其中：α、Ω在文丘里射流器中取值为1，不变；θ取经验常数1.024；运行所需的溶解氧浓度2mg/L不变。

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、当运行条件与表中给定的条件相同时，实际充氧量即为查表值；

AOTR=AOTR_{（T=20℃，β=1）}

2、当运行条件与表中给定条件不一样时，实际充氧量与表中所查充氧量值有下例关系：

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

其中：AOTR：运行条件下的实际充氧量，kg/h；

AOTR_{（T=20℃，β=1）}：表中查出的实际充氧量，kg/h；即水温20℃，操作溶解氧2mg/L，盐度0，系数θ=1.024；其余系数α、β、Ω、τ为1的一种实际条件下的充氧量；

β：污水化学性质对饱和溶解氧的影响系数；β=0.9～0.97；

C*_ST：运行条件下饱和溶解氧DO，mg/L；

C_OP：运行所需的溶解氧，一般取值2mg/L。

附件5 不同盐度和操作温度下的饱和溶解氧浓度（mg/L）

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