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随着工业技术日新月异的发展,人类对资源的大规模开发利用使得环境问题日益突出,保护环境越来越受到人们的关注,各个学科领域各显其才,尽力消除或减轻环境对人们生产和生活产生的不利影响,从而改善环境,发挥环境优势,走一条良性循环、可持续发展的道路,共建和谐社会,为人民子孙后代造福。借此,本文简要阐述一门发展迅速的学科一射流泵技术,以及它在环境保护中的应用。
1射流泵技术
射流泵是以流体射流作为工作介质,通过流体质点的紊动扩散作用,把能量和质量传递给被抽流体(液体及含固体颗粒的液体)的一种流体机械及混合反应设备。它由喷嘴、喉管入口、扩散管及吸入室等部件构成。由于射流泵内没有运动部件,所以它具有结构简单、工作可靠、加工容易、维修管理方便和便于综合利用等优点。在很多技术领域中,采用射流泵技术可以使整个工艺流程和设备大为简化,并提高其工作可靠性,特别是在高温、高压、真空、强辐射及水下等特殊工作条件下,采用它更显示出其独特的优越性。目前在国内外,射流泵技术已被应用于水利、电力、交通、冶金、石油、化工、环境保护、海洋开发、核能利用、地质勘测、航空及航天等国民生产生活的各个部门。在这里,本文主要讨论射流泵技术在环境保护中的应用。
2射流泵技术在环境保护中的应用
水力喷射流泵作为一种新的装置在环境保护工作中,愈来愈显示出其重要作用。它主要应用在以下几个方面。
2.1污水生化处理
污水生化处理是通过微生物的作用,将有机污染物转变成无害的气体产物(如C02,N02,N2)、液体产物(如水)以及富含有机物的固体产物(生物污泥),其中生物污泥在沉淀池沉淀,从净化后的污水中除去的一种方法。
生物处理污水方法有多种,射流曝气法是继鼓风曝气,机械曝气后的第三类曝气法。它适用于城市污水及浓度较低的有机工业废水处理。由液气射流泵组成的射流曝气装置是一种新的充氧装置,它作为污水处理技术中的主要没备之一,其工作原理是通过液体射流的紊动扩散作用,使空气中的氧溶解于污水,为分解有害物质的活性污泥提供能量。
射流曝气是一种新的曝气技术,它具有以下优点:氧总传质系数大,氧利用率高、氧动力转移系数高;混合搅拌系数强;提高了污泥的沉淀性能,所需曝气时间短;设备构造简单、加工方便、工作可靠、运转灵活、便于凋节;一般喷嘴直径≥20mm,不易堵塞,易维修管理;融氧速度快、电耗少、运转费用低、占地面积少;当采用自吸式射流曝气器时,可取消鼓风机,消除噪音污染。它作为一种新的节能环保技术,在纸业、印染、医院、城市生活污水等生化处理工程中应用有很大的前途。
随着科学技术的发展,一种新型的曝气装置——自吸式自激振荡脉冲射流曝气器应运而生,它利用自激振荡腔室代替现有曝气器中的混合管,使吸人的空气和需氧水体在自激振荡腔室内获得充分的搅拌、混合和充氧,以脉冲流的方式通过特殊扩散管释放。理论分析和工业性初步实验表明,该曝气器具有优良的搅拌、混合和曝气性能,并从扩散管喷射出的需氧水体具有较强的脉冲效应。这种装置的研究在节水治污方面起着重要作用,将更好的为环境保护服务。
2.2含油污水处理
在当今经济高速发展的时代,油污染作为一种常见的污染越来越不可忽视,由于其含油污水的产量大,涉及的范围广,例如石油开采、石油炼制、石油化工、油品贮运、油轮事故、轮船航运、车辆清洗、机械制造、食品加工等过程中均会产生含油污水,进而对环境保护和生态平衡危害极大,所以我们应该竭力遏制其对环境的污染,开发新产品,拓展新思路,为射流泵技术在含油污水处理中的广泛应用,做出不懈的努力!
用液气射流泵组成的喷射浮选装置,其基本工作原理足:利用液气射流泵,当污废水从射流泵喷嘴高速喷出时,将其周围的空气一起卷吸走,在喷嘴出口处形成真空区。空气源源不断地吸进吸入室,随水进入喉管,空气与污水充分混合,进行能量交换,在湍流状态下空气被剪切成微小气泡。混合后的流体在扩压管内降到速度,因而压力升高,产生气液混合物的压缩过程,最后排入浮选池。微小气泡浮逸出水面,同时将乳化油不断的带出水面,达到除油的目的。这种方法与加压溶气浮选法相比,它的进气量大,便于乳化油的带出,处理效果好。它不需要投加絮凝剂,避免二次污染。此外,它能耗低,占地面积小,设备简单,无运动部件,维修方便,操作安全,运转费用低。在空间和重量都受到限制的海洋平台上,对于含油污水的处理应优先考虑采用喷射浮选装置。最新研制的FXPl50喷射式自控密闭浮选机具有效率高、能耗低(相当于叶轮式的50%)、占地面积小、转动部件少(仅一台泵)和操作维护费用低等优点。哈萨克北布扎齐油田于2005年5月投入运行该浮选机,其结果表明,该设备对于水中乳化油及悬浮物等有很好的去除效果,且处理效率高,自动化程度高,是一种成熟的诱导气浮设备,其自动控制技术实现了密闭运行及无人化操作的特点,有利于社会、环境、经济和谐发展,其具有广阔的应用前景。
2.3活性污泥循环及污泥消化处理
在分建式叶轮曝气生化处理工艺中,射流泵可用于曝气池及沉淀池之间活性污泥回流,它利用抽吸污水的水泵作动力,可以节省一套动力设备,在污泥消化处理过程中,它用于消化池对污泥进行搅拌。随着环境形势日益严峻,污染物的控制和治理已经刻不容缓,设备在水处理行扮演的角色也越来越重要,污泥泵在水处理中的应用也日显突出。在召开的“2007年水业高级技术论坛的会议”上,清华大学环境科学与工程系教授王伟,着重阐述了污泥处理方法——水热干化污泥处理技术。其处理结果可以使污泥的含水率降到50%左右,整体污泥量在原来的基础上再减量大约20%~30%。这项技术的效果是可观的,但选用何种污泥输送设备运送含固量这么大的污泥呢?皮带输送显然不可取的,最直接的方法就是用污泥泵将其直接输送到换热器里。污泥泵,被公认是世界范围内“污泥泵送系统”的科技领导者,它可以泵送固体含量达56%的污水过滤残渣,甚至固体含量达80%的其它稀浆和污泥。由于其动力采用液压驱动,结构上采用提升阀式设计,操作简单,控制性强,运转平稳等优点,因此可应用于涉及污水污泥、制糖工业污泥、采矿和钢铁工业污泥、化学和建筑污泥等领域。
2.4废气处理和除尘
大气环境是人类赖以生存的可贵资源,大气环境资源的破坏是一种不可逆过程,环境的破环势必影响到经济、社会等发展,控制这类污染已成为各国的一项义不容辞且刻不容缓的任务。所以为了保护我们的生活环境,应需发挥各方面专业优势,更陕更好的做好废气处理和除尘等环保工作。下面简要介绍射流泵技术在这方面的应用情况。在废气处理中,利用气体喷射器把高温尾气(煤气)吸入燃烧室内燃烧,将能量回收用于加热炉料,既防止空气污染又节省了能源。利用液气射流泵可以吸收一些工厂排出的有害气体,如氢氧化物、氯化氢、硫化氢、二氧化硫、甲醇和二氧化碳等,这种化学气体吸收装置,已在冶炼、电镀、染化、制药等行业的工厂推广使用。它还可作为湿式除尘装置,除尘效率为80%-95%,已在工业生产上大量使用。
2.5强化超音速燃烧
利用稳定液体射流横喷入超音速流中产生震荡激波,并用氢燃料燃烧实验研究液体射流对强化超音速燃烧的作用。从而其所产生的振荡激波就能强化超音速燃烧,提高燃烧效率。