摘要
污水处理厂硝化液回流通常采用浆叶式穿墙泵，运行工况一般为大流量低扬程。因受池体空间及造价限制，实际工程中混合液回流泵配置数量有限，常规配置1用1备或2用1备的同规格回流泵。采用穿墙回流泵的内回流方式决定了常规生化池内回流比通常只能按档调度，无法做到混合液回流的按需调节、精确回流，在出水总氮达标的压力下，污水厂运行中普遍存在混合液的过度回流，造成能耗的浪费。节能降耗一直是污水厂运维的重点，若能实现精确回流对降低运行成本有显著意义。研究表明，采用空气提升很可能是污水厂硝化液按需回流的有效解决方案，气升回流虽然单组回流量有限，但多组搭配可实现回流比的阶梯式组合，可实现精确回流和按需回流。 本文研究了气提泵用于污水厂混合液内回流（大淹没比）工况，通过试验分析了气提泵各影响因子间的相互关系及各影响因子的最佳取值范围，结合现有经典公式总结出一套气提泵的设计计算方法，并进行能效分析和流型分析。将气提泵模拟应用于乡镇小规模污水处理厂中，得出不同规模气提泵的选型参数配比，并比较传统回流泵与气提泵的运行能耗。 主要研究成果如下： （1）通过试验，研究气提泵主要影响因子（通气量q、淹没比m、管径D、管长L）对提升性能的影响。 a.气提泵扬水量Q与通气量q的拟合曲线呈抛物线，存在流量峰值；气提泵通气量计算推荐使用Nicklin公式； b.淹没比m对气提泵提升流量影响显著；相同淹没比m，大管径扬水管可得到更大的扬水量增长速率； c.为确保气提泵的正常运行，其扬水管的最优长径比为L/D≤50；气提泵扬水管管径计算推荐使用修正后的Golan公式：D=k(0.103q-0.066Q)0.4； （2）对气提泵进行能效分析得出：大淹没比（m=0.7~0.9）试验条件下，气提泵提升效率随通气量q的增加而下降，随淹没比m的增加而下降；本研究认为气提效率可接受范围在20%~30%，则所对应的合理通气量范围为：20m3/h~30m3/h。合理的气水比：气水比1~1.5为宜。合理的气水流速：1.95~3.24m/s。 （3）对气提泵扬水管进行流型分析，扬水量峰值时实拍流型更接近块状流和环状流，与现有流型图结论有差异；扬水管流型为块状流将更有利于发挥气提泵扬水能力。 （4）将气提泵模拟应用于乡镇小规模污水处理厂，得出气提泵设计计算方法、计算示例及不同规模选型参数配比。分析传统回流泵和气提泵在最大回流比r=200%工况下的能耗对比，在r≤150%情况下，气提式回流因可灵活控制气提泵扬水管开启组数，其实际能耗略低于传统机械泵回流，在接近最大回流比r=200%时传统机械泵才体现出其效率较高的优势，综合考虑气提泵在工程投资、运维管理等方面的突出优势，可预期污水厂气提式硝化液回流是一种有市场吸引力的技术选择。
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