專利名稱：微淺曝純氧生化處理系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及ー種環(huán)境保護(hù)領(lǐng)域中污、廢水處理技木，尤其涉及ー種微淺曝純氧生化處理系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
活性污泥法是傳統(tǒng)的廢水處理技木。通常用空氣曝氣以供給微生物活動(dòng)所需的氧。由于空氣中氧的分壓低，水中溶解氧濃度也低，因此氧的供應(yīng)及傳遞是生化處理過程主要限制因素。此外，傳統(tǒng)曝氣方式一般采用鼓風(fēng)或射流進(jìn)行中度或深度曝氣。存在的主要問題有，射流溶氧無氧氣回收裝置，并且其造價(jià)較高；而鼓風(fēng)機(jī)功耗大，容易發(fā)生故障。且中度或深度曝氣能源消耗大，對(duì)鼓風(fēng)機(jī)的要求較高。 本實(shí)用新型的目的在于克服上述缺陷，提供ー種動(dòng)カ能耗低、充氧效率高的微淺曝純氧生化處理系統(tǒng)。經(jīng)實(shí)驗(yàn)測(cè)定氧在10°C靜止水中的氧傳遞特性，如圖I所示，氣泡形成和破裂瞬間的氧傳遞到水中的速率最大。在氣泡剛形成吋，由于氣泡處于較深的水層中，氣泡所承受的壓カ比較大,氣泡一般不容易破裂,其單位時(shí)間溶解于水中的氧相對(duì)也比較多；隨著氣泡在水中的上升，水壓カ減小，其單位時(shí)間溶于水中的氧減小，但當(dāng)氣泡繼續(xù)上升，上升到破裂的瞬間，由于氣泡爆破力的作用，使氧的傳遞率突然加大。我們又將水深度和単位能量溶氧率進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示深度與単位能量溶氧率的關(guān)系見圖2。這個(gè)實(shí)驗(yàn)由曝氣裝置來完成，由于曝氣裝置由電來驅(qū)動(dòng)，所以単位時(shí)間輸出的能量可以很容易計(jì)算出來，這ー計(jì)算結(jié)果就是輸入的単位能量，同時(shí)在這個(gè)單位輸入能量下測(cè)定曝氣裝置在水不同深度的相對(duì)溶氧率(可以通過測(cè)定實(shí)驗(yàn)前后水中的溶解氧來測(cè)定)。由這個(gè)實(shí)驗(yàn)我們可以看出水深大于O. 8米時(shí)，水深越大，輸入?yún)g位能量形成的氣泡在水中的相對(duì)溶氧率越小，而在水深大于O. 8米時(shí)，隨著水深的減小，輸入單位能量形成的氣泡在水中的相對(duì)溶氧率也同樣逐步減小。也就是說在水深O. 8米吋，輸入單位能量的相對(duì)溶氧率最大。微淺曝生化處理技術(shù)正是基于這一原理產(chǎn)生。微淺曝生化處理技術(shù)將水下溶氧擴(kuò)散器的深度放置在水面以下O. Sm處，與常規(guī)深度的曝氣技術(shù)相比，可以大幅節(jié)省動(dòng)カ費(fèi)用，在単位能耗下，溶氧效率大幅提高，處理同樣水量的単位能耗大幅降低，屬于高效節(jié)能的新一代曝氣技木。此外，由于風(fēng)壓減小，風(fēng)量增加，可以用一般的離心鼓風(fēng)機(jī)，可以大幅降低操作現(xiàn)場(chǎng)的噪音。采用風(fēng)壓.O. lkg/cm2左右低壓離心風(fēng)機(jī)，動(dòng)カ效率可達(dá)I. 8-2. 6kg02 /
kWh ο近些年來，環(huán)境保護(hù)領(lǐng)域采用純氧曝氣廢水處理技木。純氧曝氣法能夠增加氧分壓，改善傳質(zhì)，以獲得較高的溶解氧。在高溶解氧情況下，微生物的活性得到提高，使廢水處理得到強(qiáng)化。采用低壓分子篩制氧可以得到純度為90%以上的純氧。[0010]利用空氣20°C時(shí)氧的飽和度為9. 2毫克/升，空氣中氧占21% (體積比)，氧的分壓為O. 21大氣壓。利用氧氣如純度為90% (體積比)，其分壓為O. 90大氣壓。所以與空氣曝氣比較，分壓提高了 O. 90/0. 21=4. 3倍，即20°C時(shí)的飽和度為9. 2X4. 3=40 毫克 / 升氧溶入水中的推動(dòng)力提高了。氧溶入水中的推動(dòng)力為dC/dt=KLa (Cs-C)在生化池中一般要求溶解氧在2毫克/升左右。所以利用空氣20°C時(shí)的推動(dòng)力為
·[0017]dC/dt=KLa (Cs -C)= KLa (9. 2 — 2) =7. 2 KLa利用氧氣20°C時(shí)的推動(dòng)力為dC/dt=KLa (Cs -C)= KLa (40 — 2) =38KLa推動(dòng)力提高了38KLa /7. 2 KLa =5. 3 倍以上是在清水中的比較，在廢水中氧的溶解度和溶入水中的推動(dòng)力也可以提高幾倍。所以采用氧氣曝氣生化處理技術(shù)，可以有較多的氧溶入廢水中。這樣就可以較大幅度提高生化處理的微生物濃度，可以大幅提高處理能力，且使常處于對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期的微生物保持非常高的活性，使處理更加高效。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型將微淺曝生化處理技術(shù)與分子篩純氧生化處理技術(shù)有機(jī)結(jié)合為一體，充分利用兩種高效節(jié)能生化處理技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，采用獨(dú)特的設(shè)計(jì)理念，研究出一體化微淺曝純氧生化處理裝置。本實(shí)用新型提供一種微淺曝純氧生化處理系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括生化池、純氧供應(yīng)系統(tǒng)、高效溶氧器、三相釋放器、生化導(dǎo)流溶氧柵、生化導(dǎo)流壁和渦旋回氧裝置，其特征在于所述純氧供應(yīng)系統(tǒng)，位于池外，由分子篩制氧機(jī)、空壓機(jī)、冷干機(jī)等組成，用于在低壓狀態(tài)下產(chǎn)生純氧；所述高效溶氧器，其與所述純氧供應(yīng)系統(tǒng)相連，其上設(shè)有泥水混合進(jìn)口，將進(jìn)入該高效溶氧器的泥、水、氣以紊流態(tài)混為一體；所述三相釋放器，位于生化池水面下，用于釋放經(jīng)高效溶氧器流出的混合液體，以加速池體內(nèi)環(huán)流的形成；所述生化導(dǎo)流溶氧柵，安裝于生化池的微淺層部位，與所述生化導(dǎo)流壁共同作用，促成池內(nèi)形成環(huán)流；所述渦旋回氧裝置，位于水面之上，用于將逸散在所述生化處理系統(tǒng)頂部空間中的氧氣循環(huán)引入生化導(dǎo)流溶氧柵中；所述生化導(dǎo)流壁，垂直放置于池內(nèi)水面微淺層中，與所述生化導(dǎo)流溶氧柵共同作用以形成池內(nèi)生化反應(yīng)環(huán)流。其中，所述系統(tǒng)采用密封式充氧循環(huán)，生化池采用密閉結(jié)構(gòu)。所述高效溶氧器為管式結(jié)構(gòu)。所述生化導(dǎo)流溶氧柵，由多根溶氣管布置成柵狀，懸掛在生化池內(nèi)水面以下微淺層。所述生化導(dǎo)流溶氧柵，包括一根位于中間位置的金屬管或塑料管，其用于將所述多根溶氣管之間相聯(lián)通。所述系統(tǒng)進(jìn)一步包括一根進(jìn)氣管，其由位于生化導(dǎo)流溶氧柵中間位置的金屬管或塑料管接出。所述進(jìn)氣管與渦旋回氧裝置連接，所述渦旋回氧裝置包括渦旋回氧風(fēng)機(jī)、吸氧管和輸氧管；其中所述渦旋回氧風(fēng)機(jī)設(shè)置在生化池的外面，所述吸氧管與所述渦旋回氧裝置氧的吸入ロ相連，并延伸至生化池頂部空間；所述輸氧管，其一端與所述渦旋回氧風(fēng)機(jī)出口相連，另一端與所述生化導(dǎo)流溶氧柵進(jìn)氣管相連并延伸至生化池的水中。如上所述，依照本實(shí)用新型用于廢水處理的微淺曝純氧生化處理系統(tǒng)通過將兩種高效的生化技術(shù)有機(jī)結(jié)合，以最小的能源消耗，達(dá)到最高的生化反應(yīng)速率，縮短污水停留時(shí) 間，節(jié)約占地面積，降低能源消耗，提高出水水質(zhì)，具有廣泛的適用性。

圖I為本實(shí)用新型實(shí)驗(yàn)中氧氣在靜止水中的傳遞特性圖；圖2為本實(shí)用新型實(shí)驗(yàn)中水深與單位能量溶氧率關(guān)系圖；圖3為本實(shí)用新型微淺曝純氧生化處理系統(tǒng)的示意圖；圖4為本實(shí)用新型微淺曝純氧生化處理系統(tǒng)的生化導(dǎo)流溶氧柵和渦旋回氧裝置示意圖。
具體實(shí)施方式
下面參照附圖對(duì)具體實(shí)施方式
進(jìn)行詳細(xì)的描述。圖I是本實(shí)用新型實(shí)驗(yàn)中氧氣在靜止水中的傳遞特性圖。如圖I所示，氣泡形成和破裂瞬間的氧傳遞到水中的速率最大。圖2是本實(shí)用新型實(shí)驗(yàn)中水深與單位能量溶氧率關(guān)系圖。如圖2所示，水深大于O. 8米時(shí)，水深越大，輸入?yún)g位能量形成的氣泡在水中的相對(duì)溶氧率越小；而在水深大于
O.8米時(shí)，隨著水深的減小，輸入單位能量形成的氣泡在水中的相對(duì)吸氧率也同樣逐步減小。即在水深O. 8米吋，輸入單位能量的相對(duì)溶氧率最大。圖3是本實(shí)用新型用于廢水處理的微淺曝純氧生化處理系統(tǒng)的剖面圖。如圖3所示，微淺曝純氧生化處理系統(tǒng)包括用于提供執(zhí)行曝氣空間的生化池I、用于向生化池I中供應(yīng)氧氣的純氧供應(yīng)系統(tǒng)2、用于將泥、水和氣三相以紊流態(tài)混為一體達(dá)到高效溶氧作用的高效溶氧器3、三相釋放器4、用于在生化池I中促成池內(nèi)形成環(huán)流，使混合液和氧氣充分接觸的生化導(dǎo)流壁5、位于水面下微淺層的生化導(dǎo)流溶氧柵6以及用于吸收逸散在生化系統(tǒng)頂部空間中的氧氣并將其循環(huán)引入生化導(dǎo)流溶氧柵6中的渦旋回氧裝置7。生化池I具有完全封閉的結(jié)構(gòu)，經(jīng)低壓分子篩制得的純度為90%以上的氧氣、廢水和污泥經(jīng)混合入口進(jìn)入高效溶氧器4。氧氣、廢水和污泥在高效溶氧器4中充分融合，達(dá)到高溶氧效果，并通過三相釋放器3將混合液引入到生化池I水面下。生化導(dǎo)流壁5側(cè)置于生化池I中部，在氧氣提升作用下，使導(dǎo)流壁兩側(cè)形成環(huán)流，混合液和氧氣得到充分接觸，避免池底出現(xiàn)污泥沉積。生化導(dǎo)流溶氧柵6由多根溶氣管8布置成柵狀，懸掛于生化池I中水面O. 7~0· 9米下。生化導(dǎo)流溶氧柵6可增強(qiáng)池中氧氣的擴(kuò)散，O. 7 O. 9米處的曝氣深度可進(jìn)ー步增進(jìn)溶氧效率，節(jié)約動(dòng)カ費(fèi)用。生化導(dǎo)流溶氧柵6中間位置用一根金屬管或塑料管9將溶氣管8相連通，并在中間位置接出一根進(jìn)氣管10。渦旋回氧裝置7包括渦旋回氧風(fēng)機(jī)11，吸氧管12和輸氧管13。渦旋回氧風(fēng)機(jī)11設(shè)置在生化池I外面，其吸入口與吸氧管12相連，并延伸至生化池I頂部空間；出口與輸氧管13相連，且輸氧管13另一端與生化導(dǎo)流曝氣柵進(jìn)氣管10相連并延伸至生化池I的水中。由此可將生化池頂部空間中的剩余氧氣重新引入到生化導(dǎo)流溶氧柵6中，進(jìn)一步提高充氧效率。下面將描述使用依照本實(shí)用新型實(shí)施方式的微淺曝純氧生化處理系統(tǒng)的污、廢水處理方法。生化池中被引入的待處理污、廢水和活性污泥與純氧充分混合，進(jìn)行生物反應(yīng)，已處理的水經(jīng)已處理水排出孔排出。在這個(gè)過程中，由純氧供應(yīng)系統(tǒng)2制造的氧氣經(jīng)高效溶氧器3和三相釋放器4溶入水中并釋放到生化池I中。其中一部分氧氣溶解在生化池I內(nèi)的水中并用于活性污泥中的微生物的呼吸；但是大量的氧氣將向上移動(dòng)，當(dāng)移動(dòng)至生化導(dǎo)流溶氧柵6處被分割成多 個(gè)小氣泡，增加停留時(shí)間和溶解率。此外，還有大量的氧氣移動(dòng)并停留在生化池I的頂部空間中。通過運(yùn)轉(zhuǎn)渦旋回氧風(fēng)機(jī)11，停留在生化池I頂部空間的氧氣將被吸入吸氧管12中，并經(jīng)過輸氧管13和進(jìn)氣管10重新進(jìn)入生化導(dǎo)流溶氧柵6中，從而達(dá)到氧氣的循環(huán)利用，增加溶氧率。根據(jù)實(shí)際需要，高效溶氧器3可置于室內(nèi)或室外，高效溶氧器3上的進(jìn)泥口可置于污泥池或者生化池。同時(shí)根據(jù)水量的變化、現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況及業(yè)主的要求，還可以將裝置以土建及整體設(shè)備等多種靈活的方式來完成，具有廣泛的適應(yīng)性。并節(jié)約投資。實(shí)踐證明其有極高的推廣價(jià)值，符合我國(guó)當(dāng)前節(jié)能減排環(huán)保的理念。如上所述，本實(shí)用新型提供了一種用于污、廢水處理的微淺曝純氧生化處理系統(tǒng)，可以有效地使用氧氣，使泥水得到充分充氧，大幅度提高生化處理的微生物濃度，從而大幅提高處理能力；減少了動(dòng)力消耗，因而動(dòng)力消費(fèi)低，運(yùn)行穩(wěn)定，通過水力平衡可以達(dá)到無人值守，減少維護(hù)。本系統(tǒng)容積負(fù)荷高、剩余污泥產(chǎn)量低，系統(tǒng)布置較為緊湊，節(jié)約用地，可在污、廢水處理工程中廣泛應(yīng)用。
權(quán)利要求1.一種微淺曝純氧生化處理系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括生化池、純氧供應(yīng)系統(tǒng)、高效溶氧器、三相釋放器、生化導(dǎo)流溶氧柵、生化導(dǎo)流壁和渦旋回氧裝置，其特征在于 所述純氧供應(yīng)系統(tǒng)，位于池外，由分子篩制氧機(jī)、空壓機(jī)、冷干機(jī)等組成，用于在低壓狀態(tài)下產(chǎn)生純氧； 所述高效溶氧器，其與所述純氧供應(yīng)系統(tǒng)相連，其上設(shè)有泥水混合進(jìn)口，將進(jìn)入該高效溶氧器的泥、水、氣以紊流態(tài)混為一體； 所述三相釋放器，位于生化池水面下，用于釋放經(jīng)高效溶氧器流出的混合液體，以加速池體內(nèi)環(huán)流的形成； 所述生化導(dǎo)流溶氧柵，安裝于生化池的微淺層部位，與所述生化導(dǎo)流壁共同作用，促成池內(nèi)形成環(huán)流； 所述渦旋回氧裝置，位于水面之上，用于將逸散在所述生化處理系統(tǒng)頂部空間中的氧氣循環(huán)引入生化導(dǎo)流溶氧柵中； 所述生化導(dǎo)流壁，垂直放置于池內(nèi)水面微淺層中，與所述生化導(dǎo)流溶氧柵共同作用以形成池內(nèi)生化反應(yīng)環(huán)流。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的微淺曝純氧生化處理系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)采用密封式充氧循環(huán)，生化池采用密閉結(jié)構(gòu)。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的微淺曝純氧生化處理系統(tǒng)，其中所述高效溶氧器為管式結(jié)構(gòu)。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的微淺曝純氧生化處理系統(tǒng)，其中所述生化導(dǎo)流溶氧柵，由多根溶氣管布置成柵狀，懸掛在生化池內(nèi)水面以下微淺層。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的微淺曝純氧生化處理系統(tǒng)，其中所述生化導(dǎo)流溶氧柵，包括一根位于中間位置的金屬管或塑料管，其用于將所述多根溶氣管之間相聯(lián)通。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的微淺曝純氧生化處理系統(tǒng)，進(jìn)一步包括一根進(jìn)氣管，其由位于生化導(dǎo)流溶氧柵中間位置的金屬管或塑料管接出。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的微淺曝純氧生化處理系統(tǒng)，其中所述進(jìn)氣管與渦旋回氧裝置連接，所述渦旋回氧裝置包括渦旋回氧風(fēng)機(jī)、吸氧管和輸氧管； 其中所述渦旋回氧風(fēng)機(jī)設(shè)置在生化池的外面，所述吸氧管與所述渦旋回氧裝置氧的吸入口相連，并延伸至生化池頂部空間； 所述輸氧管，其一端與所述渦旋回氧風(fēng)機(jī)出口相連，另一端與所述生化導(dǎo)流溶氧柵進(jìn)氣管相連并延伸至生化池的水中。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種微淺曝純氧生化處理系統(tǒng)。所述系統(tǒng)包括生化池、純氧供應(yīng)系統(tǒng)、高效溶氧器、三相釋放器、生化導(dǎo)流溶氧柵、生化導(dǎo)流壁和渦旋回氧裝置。其中所述純氧供應(yīng)裝置主要由分子篩制氧機(jī)構(gòu)成；所述高效溶氧器將泥、水、氣以紊流態(tài)混為一體達(dá)到高效溶氧作用；所述生化導(dǎo)流溶氧柵位于池內(nèi)水面微淺層中，與生化導(dǎo)流壁共同作用使池內(nèi)形成生化反應(yīng)環(huán)流，以提高生化反應(yīng)效率；所述渦旋回氧裝置，用于將逸散在所述生化處理系統(tǒng)頂部空間中的氧氣不斷循環(huán)引入生化導(dǎo)流溶氧柵中。使用該系統(tǒng)，可以更小的能源消耗，達(dá)到更高的生化反應(yīng)速率，從而縮短污水停留時(shí)間，節(jié)約占地面積，提高出水水質(zhì)，具有廣泛的適用性。
文檔編號(hào)C02F3/12GK202440369SQ20122005713
公開日2012年9月19日 申請(qǐng)日期2012年2月22日 優(yōu)先權(quán)日2012年2月22日
發(fā)明者崔斌 申請(qǐng)人:北京華瑩欣能科技發(fā)展有限責(zé)任公司, 天津麗水藍(lán)泉環(huán)境科技發(fā)展有限公司