污水处理厂射流曝气器技改实录：从投运异常到平均功耗降低22%

曝气系统技改最容易犯的错误，是把注意力全部放在曝气器本体上。实际上，供风管径、进水分配、水泵吸水条件、池内流场和运行控制，任何一项没有匹配，都可能让新设备投运后效果反而变差。

本次技改发生在一家生物化工企业的制药废水处理系统。项目希望在不停水安装的前提下，提高好氧池溶解氧、改善出水并降低运行成本。射流系统投运后，现场却出现了"未改造的南池水质变好、改造后的北池水质恶化"的反常现象。

项目团队没有简单增加设备功率，而是依次排查气量、水量和水泵吸水条件，最终找出三项相互叠加的问题。整改后，北池出水和溶解氧达到设计要求，在相同进水负荷和COD降解量条件下，北池平均功耗比南池低22%。

本文仅依据当前目录中的成都绿水内部网页、PDF和Word资料整理，未使用联网资料。所有数据均来自特定项目，不能直接作为其他工程的保证值。

一、项目背景：原曝气效率下降，但污水站不能停水

项目位于上虞新和成生物化工有限公司，属于既有污水处理系统改造。好氧段由南、北两个池子并联运行，总处理水量约为1500 m³/d，即62.5 m³/h。

原系统采用散流曝气。随着运行时间增加，曝气效率下降，运行成本上升，池内溶解氧不足，处理效果达不到设计指标。客户的技改目标包括：

• 改造期间尽量不停止污水处理，不排空好氧池；
• 提高好氧北池的供氧和混合能力；
• 利用南、北池并联条件进行运行对照；
• 在满足出水水质的前提下降低单位COD降解能耗；
• 把主要检修设备布置在池外，减少池底维护工作。

项目保留南池原散流曝气，在北池布置GW鼓风加压射流曝气系统。内部计算记录按7根GW1200射流器校核供气能力，使南池和北池形成可比较的两套曝气系统。

二、技改方案：不只更换曝气头，而是重建气液循环

射流曝气系统由循环水泵、GW射流器、供气支管、压力混合管和池内增效喷嘴组成。鼓风空气进入射流器，与高速动力水完成一次混合；气水混合液再经池内喷嘴喷出，形成二次射流，兼顾供氧和水力搅拌。

与在池底密集铺设散流曝气头不同，射流方案把水泵和射流器等主要机械设备布置在池外，池内主要保留管道和增效喷嘴。这使不停水安装和池外检修成为可能，但也增加了新的设计要求：

1. 鼓风管道必须把足够气量送到每根射流器；
2. 循环泵流量、扬程与射流器进出口压力必须匹配；
3. 喷嘴方向要形成覆盖全池的循环流场；
4. 水泵吸水区必须避开大量上升气泡；
5. 并联池必须先保证进水负荷可比，才能评价节能效果。

这些条件中，任何一项失配，都可能掩盖射流器本身的性能。

三、投运异常：为什么改造后的北池水质反而恶化？

设备投运后，现场出现了与预期相反的结果：好氧南池水质变好，采用射流曝气的北池水质恶化。

如果只观察池面，很容易把问题归结为"射流曝气供氧不足"。但进一步测量发现，北池同时承受了两个不利条件：得到的空气少，分配到的污水反而更多。此外，原散流曝气气泡还进入了北池循环泵吸水区，引发水泵气蚀。

最终确认的问题不是单点故障，而是以下三项系统性问题叠加。

四、问题一：DN250供风支管只能送1540.22 m³/h

项目总供风量为18720 m³/h。在原有鼓风管网阻力条件下，分配到北池DN250射流支管的风量只有1540.22 m³/h。

内部资料记录，单根GW1200射流器在49 kPa条件下的吸气能力为324 m³/h。7根射流器的总需气能力为：

7 × 324 = 2268 m³/h

实际可供气量1540.22 m³/h，仅为计算需求的约68%。也就是说，射流器数量虽然配置了，前端管道却无法把足够的空气送过来。

处理措施

将北池供风管道由DN250扩大为DN350，降低支管阻力并提高可分配风量。

技改经验

鼓风加压射流系统不能只核对鼓风机总风量。总风量足够，不代表末端支路风量足够。设计时应完成从鼓风机出口到最不利射流器的完整管网计算，至少核对：

• 主管、支管和阀件阻力；
• 各并联支路的压差与风量分配；
• 射流器入口所需气压和气量；
• 变频低负荷时最不利支路是否仍能稳定供气。

五、问题二：北池空气更少，进水负荷却更高

南北两池共用一条进水渠，原渠顶与好氧池正常水位基本等高。改造前，两池均采用散流曝气，鼓入风量接近，水面抬升和涌动程度相近，因此进水分配大体均衡。

技改后，南池仍采用散流曝气，风量较大，水面涌动和气体体积造成的水位抬升更明显；北池因供风不足，水位相对较低。这个水位差改变了公共进水渠的出流条件，使更多污水进入北池。

结果是北池同时出现"供氧量偏低"和"处理水量偏高"，出水恶化就不可避免。

处理措施

加高进水渠堰板，提高进水渠水位，使南北两池都以稳定溢流方式进水。整改后，即使两池曝气形式和水面流态不同，进水量也能保持相对均衡。

技改经验

并联池对照不能只看进水总量。曝气方式改变后，气含率、水面波动和池内水位都可能变化，进而影响堰流和负荷分配。验收前应分别测量每格池的：

• 实际进水流量；
• 进出水COD或其他控制指标；
• 溶解氧和污泥浓度；
• 实际输入功率；
• 水位及堰上水头。

只有负荷可比，单位能耗比较才有意义。

六、问题三：散流气泡进入循环泵，造成气蚀

在北池供氧不足阶段，污水站同时开启了部分原散流曝气头。部分曝气头位于循环泵吸水管下方或附近，气泡垂直上升后被吸入水泵。

气体进入泵体会破坏连续水流，造成气蚀、振动、流量下降和扬程波动。循环流量一旦降低，射流器的吸气和混合能力也随之下降，形成"供氧不足—开更多散流曝气—水泵进气—射流能力继续下降"的恶性循环。

处理措施

内部资料提出了两种解决路径：

1. 在水泵吸水管外设置较大的导流筒，把上升气泡隔离在吸水区之外；
2. 将小型抽真空射流器的吸气口接至吸水管顶部，用于起泵排气，避免管道内余气影响水泵启动。

同时，池内增效喷嘴与水泵吸口保持足够水平距离，使射流形成向前、向上的抛物线流动，避免气液射流直接冲向吸水口。

技改经验

射流曝气系统的水泵吸水区应作为独立设计对象。设计图上需要同时标明喷嘴方向、气泡上升区、回流路径和吸水口位置，不能只画设备和管径。

七、整改后的运行结果

完成供风管扩径、进水渠调整和水泵吸水区防气措施后，北池运行恢复稳定。

内部项目资料记录的结果如下：

在进水负荷相同、COD降解量相同的比较条件下，北池平均功耗比南池低约22%。北池溶解氧长期维持在3～7 mg/L，内部资料判断系统仍有一定富余能力。

这里的22%是该项目在完成系统整改后的运行结果，不是射流曝气器对所有项目的固定节能率。不同项目的原设备效率、污水性质、池深、气水比、水泵工作点和控制策略都会改变最终结果。

八、另外两个内部项目带来的交叉验证

1. 漂染废水：原微孔曝气堵塞、开裂和老化

新天龙集团漂染废水项目的原微孔曝气系统出现堵塞、开裂、老化和曝气不均，设备更换需要停运放水。技改把两个原厌氧池改造成曝气池，每池采用一套GW1200射流系统，并设计自吸和鼓风加压两种模式。

内部资料记录：自吸模式实际单位COD降解功耗为0.26 kWh/kgCOD，氧利用率为35%；鼓风加压模式单位COD降解功耗为0.16 kWh/kgCOD，氧利用率为30%。两种模式的处理水量和出水要求不同，因此数据适合说明调节能力，不宜直接相互判定高低。

2. 印染废水：3000 m³/d不停水改造

常州某印染污水处理项目原微孔管老化、堵塞、开裂，检修需要停水放空并重新培养污泥。技改采用4套GW3600射流器、108个N40增效喷嘴；配套水泵总装机功率为127 kW。

项目实际处理量为3000 m³/d，进水COD约800～1000 mg/L，出水COD不高于80 mg/L，单位COD降解能耗约1.10～1.41 kWh/kgCOD。资料记录池内搅拌充氧均匀、无明显死区，安装期间未排空池体。

这两个项目与制药废水主案例共同指向一个结论：射流曝气技改的价值不仅来自氧传递，还来自抗堵塞、池内循环、运行模式切换和不停水施工。但要实现节能，仍必须完成气路、水路和池内流场的系统设计。

九、一套可复制的射流曝气技改流程

第一步：基线测试

连续记录原系统至少一个有代表性的运行周期，包括处理量、进出水水质、DO、风量、风压、功率、污泥浓度和曝气均匀性。没有基线，就无法证明技改效果。

第二步：实际需氧量与混合需求计算

根据污染物负荷和出水目标计算实际需氧量，同时确认维持污泥悬浮所需的最低循环强度。不能把清水充氧能力直接当成污水条件下的供氧量。

第三步：循环泵与射流器匹配

确定动力水量、进口压力、出口背压、气水比和射流器数量。水泵应在高效区运行，并留出合理调节范围，而不是简单放大泵型。

第四步：完成供气管网计算

自吸模式要核算吸气管损失；鼓风加压模式要核算主管、支管、阀门和最不利末端的气量与压力。不能只依据鼓风机铭牌总风量。

第五步：设计池内流场与吸水区

根据池长、池宽、水深和进出水位置布置增效喷嘴。喷嘴服务区要覆盖池体，水泵吸水口应避开上升气泡和喷嘴直冲区域。

第六步：分阶段投运

先建立稳定循环水流，再确认射流器吸气和喷嘴射流状态；随后逐步增加气量和处理负荷。每次只调整一个主要变量，便于定位问题。

第七步：按单位处理能耗验收

建议至少用以下指标验收：

• 出水COD、氨氮或项目控制指标；
• 池内DO平均值及空间分布；
• 实际处理量和污染物去除量；
• 全系统输入功率；
• kWh/kgO₂或kWh/kgCOD；
• 连续运行稳定性和维护工作量。

十、技改前必须问清的10个问题

1. 原系统供氧不足，究竟是曝气头效率下降，还是风量、风压或进水负荷变化？
2. 水质中是否含纤维、油脂、盐分、硬度成分或磨蚀颗粒？
3. 曝气池能否停水放空，允许的施工窗口有多长？
4. 现场是否有循环泵布置空间和足够电力容量？
5. 现有鼓风机和空气管网是否保留，能否与射流系统配合？
6. 每格池的实际处理量是否可独立测量和调节？
7. 池内是否存在死区、短流、污泥沉积或水位分配问题？
8. 水泵吸水口附近是否有曝气气泡或容易积气的高点？
9. 节能考核采用铭牌功率、瞬时功率，还是单位污染物去除能耗？
10. 技改目标是提高水质、扩容、节能、降低维护，还是四者兼顾？

结语：技改不是换设备，而是重新匹配整个系统

这次制药废水技改最有价值的地方，不是最终得到22%的节能数字，而是完整暴露了射流曝气改造中最常见的三类系统问题：气量送不到、水量分不匀、气泡进入水泵。

射流器可以提供高效气液混合和强水力循环，但它不能替代供气管网计算、进水分配设计和水泵吸水条件校核。只有把曝气池、循环泵、射流器、供气系统、增效喷嘴和控制逻辑作为一套系统设计，技改效果才可能从"设备已经安装"变成"水质和能耗真正改善"。

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