專利名稱：多級環(huán)流曝氣塔的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種多級環(huán)流曝氣塔，可廣泛應用于用于各類工業(yè)和城市廢水的處理，屬于環(huán)境工程及工業(yè)和城市廢水處理技術領域。
本發(fā)明設計的多級環(huán)流曝氣塔，包括塔身、上部擴大段和下部曝氣頭，整體塔高與塔身直徑之比為H∶d＝4-10∶1，擴大段的高度h是塔高H的1/10-1/15，擴大段直徑D與塔身直徑d之比為D∶d＝1.1-1.5∶1；所述的塔體內置有多級導流筒，各級導流筒之間相互同軸固定，之間留有空隙；所述的曝氣頭置于導流筒底部。
本發(fā)明的曝氣塔，塔體中的多級導流筒可以有1-6根，多級導流筒的級數可以有2-4級。
本發(fā)明設計的多級環(huán)流曝氣塔，具有流體力學性能好、氧傳遞速率高等特點。在通常的操作條件下，常規(guī)的氣-液反應器的氧傳遞系數kLa一般在幾百左右(單位為小時-1)，而本發(fā)明的kLa一般可達1000以上。采用本發(fā)明對各類工業(yè)污水和城市污水進行處理時，達到規(guī)定的排放標準所需的曝氣時間是傳統(tǒng)曝氣池的10-20％；單位時間、單位體積的處理能力遠遠高于傳統(tǒng)的曝氣技術，一般可提高5倍以上；同時，采用多級環(huán)流曝氣塔占地面積小，與傳統(tǒng)的曝氣池相比，可使占地面積減小50％以上。
較之傳統(tǒng)的塔式設備或曝氣池，本發(fā)明在同樣通氣量下(即同樣空速下)液相中的溶氧有大幅度提高，這是由于在氣-液傳質過程中，氣-液膜間的阻力是控制因素，空氣在環(huán)流曝氣塔內高速環(huán)流運動，空氣和污水間的劇烈碰撞使氣-液傳質界面的阻力減小，傳質速度加快，空氣中的氧向液相的傳遞速率提高；同時，空氣在多級環(huán)流曝氣塔內隨液體沿多級導流筒快速環(huán)流運動，使之在塔內停留時間長，空氣利用率高。這些因素導致塔內液相的溶氧大大提高。
綜上所述，本發(fā)明多級環(huán)流曝氣塔的優(yōu)點是①根據化學反應工程的基本原理，以多級環(huán)流曝氣塔代替?zhèn)鹘y(tǒng)的曝氣池進行工業(yè)和城市污水處理。在多級環(huán)流曝氣塔中設有若干導流筒和多級導流筒，空氣經氣體分布器進入曝氣塔。氣泡在塔底一經產生，由于氣體的噴射力和密度差，氣泡團將帶動周圍液體向上運動，并且圍繞著多級導流筒進行快速的環(huán)流運動，這樣氣泡在塔內有較長的停留時間并與液體充分地混合，從而大大提高溶氧和氧氣利用率；因此在同樣負荷下，達到同樣的處理效果，所需的曝氣時間大大減小。
②由于流體在多級環(huán)流曝氣塔內的快速環(huán)流運動使活性污泥在塔內各處均勻分布，氣-固-液三相混合良好，使生物氧化-降解過程得到加強，較大幅度地提高污水的處理效率，污水在塔內的停留時間短，單位塔體積的處理能力大幅度提高。
③采用多級環(huán)流曝氣塔代替?zhèn)鹘y(tǒng)的曝氣池可大幅度減少占地面積，降低建設投資。
④由多級環(huán)流曝氣塔排出的尾氣可通過煙道高空排放，不會發(fā)生因尾氣的排放造成的二次污染，完全解決臭氣低空彌漫的現象。
圖2是本發(fā)明設計的曝氣塔內的流體流動狀態(tài)圖。
圖3是采用本發(fā)明多級環(huán)流曝氣塔進行污水處理的流程圖。


圖1和圖3中，1為曝氣塔塔身，2為多級導流筒，3為上部擴大段，4為底部曝氣頭，5為多級環(huán)流曝氣塔，6為空氣壓縮機，7為污水均質池，8為活性污泥沉淀池，9為多級導流筒的上、下級之間的空隙。
本發(fā)明的曝氣塔，塔體中的多級導流筒2可以有1-6個，多級導流筒的級數可以有2-4級。
下面對本發(fā)明內容進行詳細描述。
圖1是本發(fā)明多級環(huán)流曝氣塔的結構圖。本發(fā)明由塔身1、內部構件2、上部擴大段3和底部曝氣頭4等四部分組成。整個塔體可由鋼材、硼硅玻璃或玻璃鋼制成。多級導流筒可有一根或多根導流筒構成，每根導流筒又可以制成單級或多級。塔高H與塔身直徑d之比為4-10。塔身部分可制成夾套形式，冬季可導入熱載體，以保持曝氣溫度在20-35℃。上部擴大段的直徑是塔身直徑的1.1-1.5倍。塔身內裝有折流板、單級或多級多級導流筒，以使流體在塔內形成快速定向流動。
圖2為本發(fā)明多級環(huán)流曝氣塔內的流體流動狀態(tài)圖。流體在塔內圍繞著多級導流筒進行快速的定向運動，環(huán)流運動的速度可達20cm/s以上。
圖3為采用本發(fā)明多級環(huán)流曝氣塔進行污水處理的流程圖。在圖3所示的污水處理流程中，污水用泵從均質池中經流量計打入到多級環(huán)流曝氣塔的入口，并進入塔內。空氣由空氣壓縮機提供，經流量計進到塔底，再經氣體分布器進入塔內。由于氣體分布器的分散作用進入塔內的氣體形成大量微小氣泡，由于氣體的噴射力和密度差，氣泡團將帶動周圍液體向上運動，并且圍繞著多級導流筒進行快速的環(huán)流運動，這樣氣泡在塔內有較長的停留時間并與液體充分地混合。處理后的污水和活性污泥從塔的上方經溢流堰溢出塔外，進入到污泥沉降池中，在這里水從沉降池上方溢流出去，活性污泥則從沉降池底部排出，部分活性污泥用污泥泵打入到多級環(huán)流曝氣塔的進口，與污水混合后進入到塔內。在本發(fā)明的多級環(huán)流曝氣塔內溶氧(DO)為曝氣溫度下飽和溶氧的50％-98％，活性污泥的濃度為3-6g/l。
下面介紹本發(fā)明的具體實施例。
實施例1環(huán)流曝氣塔由硼硅玻璃制成，內部裝有多級導流筒，曝氣塔的尺寸為塔高為1.2米，塔身直徑為10厘米，內部設置有1根導流筒，污水為苯酚-丙酮工業(yè)污水，主要含有苯酚、丙酮、苯乙酮和苯甲醇等，COD為1000mg/l，采用室溫下連續(xù)操作，活性污泥的濃度為3-6g/l，污水在塔內的停留時間為4-6小時。經處理后的水的COD降為122-166，COD去除率為83.4-87.8％。
實施例2環(huán)流曝氣塔同實施例1，污水為聚烯烴催化劑車間污水，COD為1000mg/l，采用室溫下連續(xù)操作，活性污泥的濃度為3-6g/l，污水在塔內的停留時間為2-4小時。經處理后的水的COD降為50-60。COD去除率為94-95％。
實施例3多級環(huán)流曝氣塔的尺寸為塔高為1.5米，塔身直徑為15厘米，內部設置有1根導流筒，污水為石油化工綜合廢水，COD為1000mg/l，采用室溫下連續(xù)操作，活性污泥的濃度為3g/l，污水在塔內的停留時間為6小時。經處理后的水的COD降為200。COD去除率為80％。
實施例4多級環(huán)流曝氣塔尺寸為塔高為12米，塔身直徑為1.8米，內部設置有1根二級導流筒，塔身由碳鋼制成，試驗污水為石油化工綜合廢水，主要含有苯、甲苯、苯乙烯、環(huán)氧氯丙烷和環(huán)己酮等，COD為960-1020mg/l，采用連續(xù)操作，環(huán)境溫度為6-20℃，塔內水溫為18-25℃，廢水在塔內的停留時間為6小時，日處理量為100噸廢水/日，活性污泥的濃度為3-4g/l，經處理后水的COD降為80-140。COD去除率為86.2-91.6％。
實施例5仍采用實施例4的試驗條件，但廢水在塔內的停留時間改為5小時，日處理量為120噸廢水/日，經處理后的水的COD降為90-120。COD去除率為90.6-88.2％。
實施例6多級環(huán)流曝氣塔尺寸為塔高為15米，塔身直徑為4米，內部設置有4根二級導流筒，塔身由碳鋼制成，試驗污水為石油化工綜合廢水，主要含有苯、甲苯、苯乙烯、環(huán)氧氯丙烷和環(huán)己酮等，COD為960-1200mg/l，采用連續(xù)操作，環(huán)境溫度為室溫，塔內水溫為18-22℃，廢水在塔內的停留時間為6小時，活性污泥的濃度為3-6g/l，經處理后水的COD降為80-140。COD去除率為86.2-91.6％。
權利要求
1.一種多級環(huán)流曝氣塔，其特征在于該曝氣塔包括塔身、上部擴大段和下部曝氣頭，整體塔高與塔身直徑之比為H∶d＝4-10∶1，擴大段的高度h是塔高H的1/10-1/15，擴大段直徑D與塔身直徑d之比為D∶d＝1.1-1.5∶1；所述的塔體內置有多級導流筒，各級導流筒之間相互同軸固定，之間留有空隙；所述的曝氣頭置于導流筒底部。
2.如權利要求1所述的曝氣塔，其特征在于所述的多級導流筒有1-6根。
3.如權利要求1所述的曝氣塔，其特征在于所述的多級導流筒有2-4級。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種多級環(huán)流曝氣塔,包括塔身、上部擴大段和下部曝氣頭,整體塔高與塔身直徑之比為H∶d=4－10∶1,擴大段的高度h是塔高H的1/10－1/15,擴大段直徑D與塔身直徑d之比為D∶d=1.1－1.5∶1。塔體內置有多級導流筒,各級導流筒之間相互同軸固定,之間留有空隙。曝氣頭置于導流筒底部。本發(fā)明設計的多級環(huán)流曝氣塔,具有流體力學性能好、氧傳遞速率高等特點。與傳統(tǒng)的曝氣池相比,可使占地面積減小50%以上。
文檔編號C02F3/12GK1359861SQ01139998
公開日2002年7月24日 申請日期2001年11月23日 優(yōu)先權日2001年11月23日
發(fā)明者丁富新, 袁乃駒, 范軼, 王麒, 劉錚 申請人:清華大學