泵技術在環(huán)境保護中的應用

隨著工業(yè)技術日新月異的發(fā)展，人類對資源的大規(guī)模開發(fā)利用使得環(huán)境問題日益突出，保護環(huán)境越來越受到人們的關注，各個學科領域各顯其才，盡力消除或減輕環(huán)境對人們生產(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，走一條良性循環(huán)、可持續(xù)發(fā)展的道路，共建和諧社會，為人民子孫后代造福。借此，本文簡要闡述一門發(fā)展迅速的學科一射流泵技術，以及它在環(huán)境保護中的應用。 

1射流泵技術 

射流泵（ietpump）1]是以流體射流作為工作介質，通過流體質點的紊動擴散作用，把能量和質量傳遞給被抽流體（液體及含固體顆粒的液體）的一種流體機械及混合反應設備。它由噴嘴、喉管入口、擴散管及吸入室等部件構成。由于射流泵內(nèi)沒有運動部件，所以它具有結構簡單、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。在很多技術領域中，采用射流泵技術可以使整個工藝流程和設備大為簡化，并提高其工作可靠性，特別是在高溫、高壓、真空、強輻射及水下等特殊工作條件下，采用它更顯示出其*的*性。目前在國內(nèi)外，射流泵技術已被應用于水利、電力、交通、冶金、石油、化工、環(huán)境保護、海洋開發(fā)、核能利用、地質勘測、航空及航天等國民生產(chǎn)生活的各個部門。在這里，本文主要討論射流泵技術在環(huán)境保護中的應用。 

2射流泵技術在環(huán)境保護中的應用 

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

2．1污水生化處理 

污水生化處理是通過微生物的作用，將有機污染物轉變成無害的氣體產(chǎn)物（如C02，N02，N2）、液體產(chǎn)物（如水）以及富含有機物的固體產(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曝氣，機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中的主要沒備之一，其工作原理是通過液體射流的紊動擴散作用，使空氣中的氧溶解于污水，為分解有害物質的活性污泥提供能量。 

射流曝氣是一種新的曝氣技術，它具有以下優(yōu)點：氧總傳質系數(shù)大，氧利用率高、氧動力轉移系數(shù)高；混合攪拌系數(shù)強；提高了污泥的沉淀性能，所需曝氣時間短；設備構造簡單、加工方便、工作可靠、運轉靈活、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、運轉費用低、占地面積少；當采用自吸式射流曝氣器時，可取消鼓風機，消除噪音污染。它作為一種新的節(jié)能環(huán)保技術，在紙業(yè)、印染、醫(yī)院、城市生活污水等生化處理工程中應用有很大的前途。 

隨著科學技術的發(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運而生，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特殊擴散管釋放。理論分析和工業(yè)性初步實驗表明，該曝氣器具有優(yōu)良的攪拌、混合和曝氣性能，并從擴散管噴射出的需氧水體具有較強的脈沖效應。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)境保護服務。 

2．2含油污水處理 

在當今經(jīng)濟高速發(fā)展的時代，油污染作為一種常見的污染越來越不可忽視，由于其含油污水的產(chǎn)量大，涉及的范圍廣，例如石油開采、石油煉制、石油化工、油品貯運、油輪事故、輪船航運、車輛清洗、機械制造、食品加工等過程中均會產(chǎn)生含油污水，進而對環(huán)境保護和生態(tài)平衡危害極大，所以我們應該竭力遏制其對環(huán)境的污染，開發(fā)新產(chǎn)品，拓展新思路，為射流泵技術在含油污水處理中的廣泛應用，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，當污廢水從射流泵噴嘴高速噴出時，將其周圍的空氣一起卷吸走，在噴嘴出口處形成真空區(qū)。空氣*地吸進吸入室，隨水進入喉管，空氣與污水充分混合，進行能量交換，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程，zui后排入浮選池。微小氣泡浮逸出水面，同時將乳化油不斷的帶出水面，達到除油的目的。這種方法與加壓溶氣浮選法相比，它的進氣量大，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，設備簡單，無運動部件，維修方便，操作安全，運轉費用低。在空間和重量都受到限制的海洋平臺上，對于含油污水的處理應優(yōu)先考慮采用噴射浮選裝置。研制的FXPl50噴射式自控密閉浮選機具有效率高、能耗低（相當于葉輪式的50％）、占地面積小、轉動部件少（僅一臺泵）和操作維護費用低等優(yōu)點。哈薩克北布扎齊油田于2005年5月投入運行該浮選機，其結果表明，該設備對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，自動化程度高，是一種成熟的誘導氣浮設備，其自動控制技術實現(xiàn)了密閉運行及無人化操作的特點，有利于社會、環(huán)境、經(jīng)濟和諧發(fā)展，其具有廣闊的應用前景。 

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力，可以節(jié)省一套動力設備，在污泥消化處理過程中，它用于消化池對污泥進行攪拌。隨著環(huán)境形勢日益嚴峻，污染物的控制和治理已經(jīng)刻不容緩，設備在水處理行扮演的角色也越來越重要，污泥泵在水處理中的應用也日顯突出。在召開的“2007年水業(yè)技術論壇的會議”上，清華大學環(huán)境科學與工程系教授王偉，著重闡述了污泥處理方法——水熱干化污泥處理技術。其處理結果可以使污泥的含水率降到50％左右，整體污泥量在原來的基礎上再減量大約20％～30％。這項技術的效果是可觀的，但選用何種污泥輸送設備運送含固量這么大的污泥呢?皮帶輸送顯然不可取的，zui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*是世界范圍內(nèi)“污泥泵送系統(tǒng)”的科技，它可以泵送固體含量達56％的污水過濾殘渣，甚至固體含量達80％的其它稀漿和污泥。由于其動力采用液壓驅動，結構上采用提升閥式設計，操作簡單，控制性強，運轉平穩(wěn)等優(yōu)點，因此可應用于涉及污水污泥、制糖工業(yè)污泥、采礦和鋼鐵工業(yè)污泥、化學和建筑污泥等領域。 

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程，環(huán)境的破環(huán)勢必影響到經(jīng)濟、社會等發(fā)展，控制這類污染已成為各國的一項義不容辭且刻不容緩的任務。所以為了保護我們的生活環(huán)境，應需發(fā)揮各方面專業(yè)優(yōu)勢，更陜更好的做好廢氣處理和除塵等環(huán)保工作。下面簡要介紹射流泵技術在這方面的應用情況。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、*、硫化氫、二氧化硫、甲醇和二氧化碳等，這種化學氣體吸收裝置，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，并用氫燃料燃燒實驗研究液體射流對強化超音速燃燒的作用。從而其所產(chǎn)生的振蕩激波就能強化超音速燃燒，提高燃燒效率。 

3射流泵技術在環(huán)保中存在的問題及應對措施 

任何一種技術都存在一定的局限性，射流泵技術在環(huán)境保護中的應用也存在一些問題。 

3．1現(xiàn)存問題． 

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，雖然較鼓風曝氣和葉輪曝氣是一大進步，但是隨著石油、化工、印染等工業(yè)部門迅速的發(fā)展壯大，相應的工業(yè)廢水比例日益增加，而配套的污水生化處理設備的一些缺點日漸顯現(xiàn)：沖氧能力較弱，動力效率較低等，工藝復雜，一次性投入高等。 

在射流曝氣過程中，液氣射流泵起著不可取代的作用，所以對它的改進創(chuàng)新是不可忽視的一方面。在射流曝氣器應用中，無論是供氣式還是自吸式，它主要有噴嘴、吸人室、混合室和擴散管4個部件構成，其傳質傳能過程在這里完成，其效率的高低與這些結構息息相關。對于噴嘴的要求，在理想狀態(tài)下流線型的噴嘴效率zui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，一般認為吸入氣體的進入方向與工作水的進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，另一方面考慮到設備的加工方便，節(jié)約成本；混合室是液體和氣體結合的主要場所，對于自吸式一般都有混合室且混合室較長，使得充分混合；擴散管用于將混合物向曝氣池中排放，其大小影響到抽、吸氣量及氧轉移作用，也有增強水氣混合和溶解氧的作用，并能產(chǎn)生強烈攪拌。擴散管的大小、長度、浸沒深度及出口位置對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，但對于曝氣池的布置和工藝配置也是重要的另一方面，它關系到提高射流器的充氧能力，動力效率。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zui合理的工藝布置。對于同一種曝射器，不同的池形選擇，不同的配置方法，其結果是不同的。 

3．2解決措施 

針對現(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，改善氧轉移動力效率，研制開發(fā)新型的射流曝氣器。根據(jù)不同的原水水質和應用條件，開發(fā)不同型號，不同噴射方式的射流曝射器，使其揚長避短，進一步提高曝氣技術推廣應用，進一步滿足日益增加的各種工業(yè)廢水處理要求。 

另外，近年來在國內(nèi)建設的污水處理工程中花費了大量資金用于國外曝氣設備和進行維護管理。所以加快對*進曝氣設備的消化吸收，提高我國對曝氣設備的科技含量和國產(chǎn)化率，增強在市場上的競爭能力，促進該領域發(fā)展，更快更好地為環(huán)保事業(yè)做貢獻。 

在含油污水處理應用中，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，浮選技術應用在我國含油污水除油方面的時間較短，現(xiàn)有的設備自動化程度不高，操作管理跟不上，影響處理效果等。這些問題，有的是受原流程設備的限制造成的，有的是還未弄清新工藝的規(guī)律造成的，針對此問題，應從以下幾個方面解決。 

（1）改進現(xiàn)有的設備的不足，消化吸收引進的設備和技術，開發(fā)各類、低耗、無污染的設備； 
（2）綜合利用各種技術，加強自動控制的技術研究； 
（3）加強其機理的研究，深入浮選技術的放大設計，使其成為更節(jié)能、更環(huán)保的技術。 

3．3發(fā)展趨勢 

目前射流成果是值得肯定的，但由于射流泵本身的主要缺點是傳能效率低，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注的問題。事物總是在不斷發(fā)展變化的，所以就射流泵技術的發(fā)展也是一個不斷改進和完善的過程，其具體的發(fā)展趨勢主要表現(xiàn)在以下幾個方面。 

（1）采用先進的測試設備，深入研究射流泵內(nèi)部流動參數(shù)的變化規(guī)律，提出合理的設計方法。 
（2）結合縝密的試驗研究，探索發(fā)現(xiàn)其新機理，新結構，進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，充分發(fā)揮各部件的功用，以獲得更率。 
（4）設計出滿足理論要求的新穎泵型，擴大其應用范圍，以滿足不同的實際工作要求。 
（5）加大交流合作，借鑒學習國外的先進技術，開發(fā)低能耗的沒備，促進該領域發(fā)展。 

4結語 

射流泵技術基于自身的優(yōu)勢及發(fā)展趨勢，進一步發(fā)揮在環(huán)境保護領域的優(yōu)勢，我們應該總結國內(nèi)外射流技術的應用，更好地發(fā)揮它的社會效應。通過研究分析，本文認為從以下方面進行改進。 

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

（2）理論與試驗結合，開發(fā)新型射流噴嘴及其射流曝氣設備，為工業(yè)生產(chǎn)提供理論依據(jù)。 

（3）優(yōu)化射流泵結構參數(shù)，建立多種模型進行分析比較，開展不同用途的射流泵，為生態(tài)環(huán)境保護及其工業(yè)社會生產(chǎn)提供。人類作為環(huán)境保護的主人，首先樹立環(huán)保意識，其次具備大膽改革和創(chuàng)新的精神，不斷研制和開發(fā)新產(chǎn)品，廣泛的應用于環(huán)境保護，使得環(huán)境、人類和諧發(fā)展，共創(chuàng)美好的家園!