專利名稱：一種曝氣氧化溝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種曝氣氧化溝，尤其是涉及一種用于污水處理裝置中的微曝氣氧化溝。
背景技術(shù)：
目前，大中型城市生活污水及工業(yè)廢水的處理裝置，在處理污水時(shí)以曝氣氧化溝為核心，其可以方便地組合成AO或A2O微曝氣氧化溝工藝，在去除有機(jī)污染物時(shí)，可一并達(dá)到除磷或脫氮或除磷脫氮之目的。
曝氣氧化溝處理污水工藝屬于活性污泥污水處理法的一種實(shí)質(zhì)是向污水中充入空氣，空氣中的氧被污水中的好氧微生物吸收，微生物在生長過程的同時(shí)降解水中有機(jī)污染物。該工藝是50年代初期開發(fā)的技術(shù)，發(fā)展迅速且不斷創(chuàng)新，具有廣闊的發(fā)展前景和競爭力。如今的氧化溝包括奧式(Orbal)、卡氏(Carrouse)，還有DE型及TE型等雙溝式氧化溝，曝氣氧化溝是封閉的“無頭無尾”的反應(yīng)器，其中裝有被稱作表面曝氣機(jī)的曝氣裝置，故現(xiàn)有的氧化溝也被稱為表面曝氣氧化溝，其曝氣方式(向污水中充入空氣方式)為表面曝氣，表面曝氣機(jī)一般由曝氣盤、轉(zhuǎn)軸、電動(dòng)機(jī)組成，曝氣盤(現(xiàn)有的曝氣盤為轉(zhuǎn)刷、轉(zhuǎn)蝶等形式)豎向安裝在氧化溝的水面上，一半在水面上、一半浸入水中，轉(zhuǎn)軸朝向氧化溝的水流方向，曝氣盤兩面開有許多不穿透孔穴且設(shè)置有許多凸塊，當(dāng)曝氣盤轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，一是推動(dòng)氧化溝內(nèi)的污水流動(dòng)，二是在孔穴和凸塊配合作用下，將空氣帶入污水中，也即使氧化溝內(nèi)的混合液保持一定流速且及時(shí)充入足量的氧氣，使空氣在水面自上而下地復(fù)氧，通過強(qiáng)制性機(jī)械攪拌形式，使氣泡與污水混和，實(shí)現(xiàn)氣相至液相之間的傳質(zhì)，其動(dòng)力效率一般為1.6～1.8kgO2/Kwh。表面曝氣氧化溝工藝的攪拌推流通過表面曝氣機(jī)帶動(dòng)上層液體而實(shí)現(xiàn)全池混合液混合，以使污泥不沉降，如中國專利公報(bào)公開的發(fā)明專利《污水處理氧化溝曝氣設(shè)備》，適用于生活污水及各行業(yè)工業(yè)污水的生物處理。但表面曝氣氧化溝的不足之處是由于采用的表面曝氣裝置是使空氣在水面自上而下地復(fù)氧，攪拌推流亦是通過表面曝氣機(jī)帶動(dòng)上層液體再推動(dòng)中、下層液體從而實(shí)現(xiàn)全池混合液混合來使污泥不沉降，為使空氣達(dá)到氧化溝混合液的下層及全池混合液混合，所需的能耗一般為5～8w/m3污水，所適應(yīng)的混合液水深為3.5～4.5m。因而采用表面曝氣機(jī)的曝氣氧化溝能耗高、適用的混合液水深較淺、且占地面積大。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的，就在于提供一種耗能及占地面積少，并可適應(yīng)較大深度的曝氣氧化溝。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的曝氣氧化溝池型被分隔或成首尾相接、并有進(jìn)出水口的環(huán)形池，溝內(nèi)安裝有曝氣裝置，其特征是所述的曝氣裝置由水中推進(jìn)器和微孔曝氣機(jī)構(gòu)組成，水中推進(jìn)器安裝在氧化溝中；微孔曝氣機(jī)構(gòu)又由鼓風(fēng)機(jī)、微孔曝氣頭和連接管構(gòu)成，微孔曝氣頭裝在氧化溝底，其為有進(jìn)氣口與連接管相接的密閉容器，在容器壁上開有眾多的微孔與內(nèi)腔相通。
在上述基礎(chǔ)上，本發(fā)明還可做進(jìn)一步的完善所述的曝氣裝置含至少兩個(gè)水下推進(jìn)器及微孔曝氣頭，各水下推進(jìn)器及微孔曝氣頭在溝中間隔布置，即按曝氣頭布置區(qū)循環(huán)為由曝氣區(qū)至非曝氣區(qū)，然后又至曝氣區(qū)再至非曝氣區(qū)，如此循環(huán)；如此溶解氧(DO)的變化為DO升高后降低，然后又升高再降低，如此循環(huán)。
本發(fā)明的有益效果由于水中推進(jìn)器裝在氧化溝中部或底部，可直接推動(dòng)氧化溝中、下層液體流動(dòng)，從而可以較低的能耗實(shí)現(xiàn)全池混合液充分混合來保證污泥不沉降；而采用鼓風(fēng)機(jī)通過連接管向裝在氧化溝底部的微孔曝氣頭送氣、空氣通過微孔曝氣頭的微孔冒出形成眾多氣泡并在混合液中發(fā)生曝氣的方式，一則大大提高了氣泡的表面積A，在池容積一定情況下，比表面積a也增長，二來氣泡經(jīng)歷的過程是從池底至水面，即池多深氣泡歷程也多深，這也大大降低了能耗。
以某城市5萬m3/d生活污水處理廠為例，該工程采用的是A2O微曝氧化溝工藝，其流程如下污水經(jīng)粗格柵后進(jìn)入水泵站，水泵站出來后經(jīng)細(xì)格柵及沉砂池，再經(jīng)厭氧池、缺氧池及氧化溝后至沉淀池經(jīng)沉淀后出水，其中氧化溝采用鼓風(fēng)微孔曝氣，沉淀池的回流污泥經(jīng)污泥泵站后，部分回流到厭氧池，剩余污泥則進(jìn)行脫水處理。
廣東省環(huán)境保護(hù)監(jiān)測中心站對(duì)該工程的監(jiān)測結(jié)果如下

經(jīng)濟(jì)指標(biāo)電耗0.19Kwh/m3藥耗0.38g/m3占地0.5m2/m3投資1200元/m3(圓林型)與表面曝氣氧化溝工藝比較綜合能耗降低30％，占地減少40％。
用于處理城市生活污水，出水可穩(wěn)定達(dá)到GB8978-1996一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，以10萬m3/d規(guī)模為例，年節(jié)約電360萬Kwh。


下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說明。
圖1為本發(fā)明結(jié)構(gòu)原理俯視示意圖。
圖2為埋在溝底的微孔曝氣頭結(jié)構(gòu)剖視示意圖。
圖3為布置在溝底的微孔曝氣頭結(jié)構(gòu)剖視示意圖。
圖中1環(huán)形氧化溝，2水下推進(jìn)器，3微孔曝氣頭，4鼓風(fēng)機(jī)，5連接管，6微孔曝氣頭微孔，7、8氧化溝進(jìn)、出水口。
具體實(shí)施例方式
從圖1及圖2中可看到，本發(fā)明的曝氣氧化溝1池型為首尾相接、并有進(jìn)、出水口7、8的環(huán)形池，溝內(nèi)安裝有曝氣裝置，曝氣裝置由四個(gè)水中推進(jìn)器2和微孔曝氣機(jī)構(gòu)組成，水中推進(jìn)器2類似螺旋漿，安裝在氧化溝中；微孔曝氣機(jī)構(gòu)又由鼓風(fēng)機(jī)4、四個(gè)微孔曝氣頭3和連接管5構(gòu)成，微孔曝氣頭3裝在氧化溝底，其為一密閉容器，有進(jìn)氣口9與連接管5相接，連接管5的另一端與鼓風(fēng)機(jī)4排氣口相接，在微孔曝氣頭3壁上開有眾多的微孔6與內(nèi)腔相通。
由于水中推進(jìn)器裝在氧化溝中部或底部，可直接推動(dòng)氧化溝中、下層液體流動(dòng)，從而可以較低的能耗實(shí)現(xiàn)全池混合液充分混合來保證污泥不沉降；而采用鼓風(fēng)機(jī)通過連接管向裝在氧化溝底部的微孔曝氣頭送氣、空氣通過微孔曝氣頭的微孔冒出形成眾多氣泡并在混合液中發(fā)生曝氣的方式，一則大大提高了氣泡的表面積A，在池容積一定情況下，比表面積a也增長，二來氣泡經(jīng)歷的過程是從池底至水面，即池多深氣泡歷程也多深，這也大大降低了能耗。
空氣中的氧氣溶解至水中，屬氣液互相之間的轉(zhuǎn)移，符合“雙膜理論”。
根據(jù)雙膜理論，氧氣從氣相進(jìn)入液相必須通過氣膜和液膜，克服兩層膜的阻力。而推動(dòng)力就是兩相之間氧的濃度差。根據(jù)這一理論充氧速率的一般式為dc/dt＝kLa(Cs-C) (1)其中a＝A/V(2)kLa-----氧總轉(zhuǎn)移分?jǐn)?shù)A------氣液接觸面積V------曝氣池水體積Cs-----氧在水中的容解度
C------氧在水中的濃度從上式可推出氧的傳質(zhì)總量為M=kLa(Cs-C)∫0tdt---(3)]]>M----傳質(zhì)總量t------氣液雙相接觸時(shí)間由(3)式可知，在曝氣過程中，氣體與水接觸形成氣液界面，氣體通過界面?zhèn)鞯剿?。而轉(zhuǎn)移總量在氣壓、溫度等一定條件下，主要取決于三個(gè)方面，即a(比表面積)、Cs-C(濃度梯度)與t(氣液相的接觸時(shí)間)。而本發(fā)明的污水處理裝置在這三方面得到改進(jìn)，從而提高了總轉(zhuǎn)移氧量M，具體機(jī)理如下1、曝氣方式本方案采用了微孔曝氣方式。
在所有曝氣方式中，微孔曝氣的氧利用率最大。它與其它曝氣方式最顯著的區(qū)別是通過微孔曝氣頭，產(chǎn)生大量的直徑為1mm左右的微小氣泡，這就大大提高了氣泡的表面積A，在池容積一定情況下，比表面積a也增長。根據(jù)公式(3)，可知在kL、(Cs-C)、dt一定情況下，a越大，M也越大(即氧轉(zhuǎn)移總量越大)。
以穿孔曝氣管為例作比較穿孔曝氣管開孔4mm，產(chǎn)生的氣泡直公式按4mm計(jì)，則微孔曝氣產(chǎn)生的氣泡(在同樣氣量下)比穿孔曝氣管產(chǎn)生氣泡的表面積將增大4倍，大大提高接觸面積。具體計(jì)算如下以同樣1M3空氣計(jì)可見，微孔曝氣所產(chǎn)生氣泡直徑1mm是穿孔曝氣管產(chǎn)生氣泡直徑4mm的1/4，而傳質(zhì)面積則為穿孔曝氣管的4倍，因此傳質(zhì)速度和效率都會(huì)有效增大。
2、(曝氣頭)布置方式本方案微曝氧化溝采取分段間隔的曝氣頭布置方式。
泥水混合液進(jìn)入池中以V≥0。3m/S水平前進(jìn)，此時(shí)DO(溶解氧)低，進(jìn)入曝氣頭布置區(qū)后，隨著曝氣的進(jìn)行，DO不斷上升；進(jìn)入非曝區(qū)后，隨微生物的作用，溶氧不斷被耗掉，DO越來越低；而進(jìn)入下一個(gè)曝氣區(qū)后，DO又隨曝氣的進(jìn)行不斷上升。周而復(fù)始，整個(gè)微曝氧化溝形成如下的循環(huán)按曝氣頭布置區(qū)循環(huán)為曝氣區(qū)→不曝區(qū)→曝氣區(qū)→不曝區(qū)→再循環(huán)按DO變化則為DO升→DO降→DO升→DO降→再循環(huán)根據(jù)雙膜理論一定情況下，M值隨Cs-C增大而增大。而微曝氧化溝在曝氣區(qū)曝氣時(shí)，Cs-C數(shù)值最大，從而使行M轉(zhuǎn)移總量提高，傳質(zhì)效率加大。
3、氣泡流路的變化從來的表面曝氣是使空氣在水面從上而下傳遞到水里的，氣泡用強(qiáng)制性的(花費(fèi)很大動(dòng)力)機(jī)械攪拌形式，使氣泡與水混和，使水和氣泡實(shí)現(xiàn)氣相至液相之間的傳質(zhì)，很顯然，這種傳質(zhì)即使是實(shí)現(xiàn)完成，從氣泡的流路來看，用轉(zhuǎn)刷或其他表曝機(jī)械，其機(jī)械一般浸入0.4m，加上強(qiáng)制性的機(jī)械攪動(dòng)使氣泡傳至水深約0.3m的水層，氣泡直接在水里的深度為0.7m，再向上，全部為1.4m的歷程，循向上方大氣逃遁。
氣泡上升符合斯托克頓公式，其流速為u＝(ρg-ρy)gd/18μ式中ρg--氣泡的密度ρy--液體的密度μ--液體的粘度g--重力加速度d--氣泡的直徑很顯然，因?yàn)闅馀菝芏冗h(yuǎn)遠(yuǎn)小于液體密度，所以氣泡進(jìn)入水中后向上浮。而另根據(jù)公式S/t＝V，公式中s-氣泡流路的路徑，V-氣泡上升速度，t-氣泡上升時(shí)間，很難使氣泡走足一個(gè)歷池而向池面的全過程，亦即會(huì)使氣泡的利用率減少了。而微曝氧化泡的曝氣方式是通過自下而上的流路來實(shí)現(xiàn)的，氣泡風(fēng)機(jī)送風(fēng)至曝氣頭釋放后，氣泡經(jīng)歷的過程是以池底至水面的一過程，即使是3m池深的氧化溝氣泡歷程也近3m。此時(shí)的流速符合Stocks公式，其停留時(shí)間是t＝s/v是比原有的表曝方式增長了近1倍，池越深其在水中的停留時(shí)間越長，池深如增加至5m，停留時(shí)間則更長了。
根據(jù)以上1、2、3點(diǎn)機(jī)理可見，本發(fā)明的目的在于充分利用氧化溝良好的水力特性及穩(wěn)定的處理效果，同時(shí)從根本上解決占地大、能耗偏高的問題。
權(quán)利要求
1.一種曝氣氧化溝(1)，池型為分隔或成首尾相接、并有進(jìn)、出水口(7、8)的環(huán)形池，溝內(nèi)安裝有曝氣裝置，其特征是所述的曝氣裝置由水中推進(jìn)器(2)和微孔曝氣機(jī)構(gòu)(10)組成，水中推進(jìn)器，安裝在氧化溝中；微孔曝氣機(jī)構(gòu)又由鼓風(fēng)機(jī)(4)、微孔曝氣頭(3)和連接管(5)構(gòu)成，微孔曝氣頭裝在氧化溝底，其為有進(jìn)氣口與連接管相接的密閉容器，在容器壁上開有眾多的微孔(6)與內(nèi)腔相通。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電路鎖，其特征是所述的微孔曝氣機(jī)構(gòu)(10)含至少兩個(gè)水下推進(jìn)器(2)及微孔曝氣頭(3)；各水下推進(jìn)器及微孔曝氣頭在曝氣氧化溝(1)中間隔布置。
全文摘要
一種用于污水處理裝置中的微曝氣氧化溝，池型為分隔或成首尾相接、并有進(jìn)出水口的環(huán)形池，溝內(nèi)安裝有曝氣裝置，其由水中推進(jìn)器和微孔曝氣機(jī)構(gòu)組成，水中推進(jìn)器類似螺旋漿；微孔曝氣機(jī)構(gòu)又由鼓風(fēng)機(jī)、連接管和至少兩個(gè)微孔曝氣頭構(gòu)成，微孔曝氣頭裝在氧化溝底，為有進(jìn)氣口與連接管、鼓風(fēng)機(jī)相接的密閉容器，在容器壁上開有眾多的微孔與內(nèi)腔相通。水中推進(jìn)器可以較低的能耗實(shí)現(xiàn)全池混合液充分混合；鼓風(fēng)機(jī)通過連接管向微孔曝氣頭送氣、并在混合液中發(fā)生曝氣，一則提高了氣泡的表面積，二來池多深氣泡歷程也多深，也大大降低了能耗，同時(shí)從根本上解決占地大、能耗偏高的問題。
文檔編號(hào)C02F3/20GK1535926SQ0311426
公開日2004年10月13日 申請(qǐng)日期2003年4月22日 優(yōu)先權(quán)日2003年4月22日
發(fā)明者區(qū)岳州, 葉向東, 汪永紅 申請(qǐng)人:廣東省環(huán)境工程裝備總公司