专利名称：微浅曝纯氧生化处理系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及ー种环境保护领域中污、废水处理技木，尤其涉及ー种微浅曝纯氧生化处理系统。
背景技术：
活性污泥法是传统的废水处理技木。通常用空气曝气以供给微生物活动所需的氧。由于空气中氧的分压低，水中溶解氧浓度也低，因此氧的供应及传递是生化处理过程主要限制因素。此外，传统曝气方式一般采用鼓风或射流进行中度或深度曝气。存在的主要问题有，射流溶氧无氧气回收装置，并且其造价较高；而鼓风机功耗大，容易发生故障。且中度或深度曝气能源消耗大，对鼓风机的要求较高。 本实用新型的目的在于克服上述缺陷，提供ー种动カ能耗低、充氧效率高的微浅曝纯氧生化处理系统。经实验测定氧在10°C静止水中的氧传递特性，如图I所示，气泡形成和破裂瞬间的氧传递到水中的速率最大。在气泡刚形成吋，由于气泡处于较深的水层中，气泡所承受的压カ比较大,气泡一般不容易破裂,其单位时间溶解于水中的氧相对也比较多；随着气泡在水中的上升，水压カ减小，其单位时间溶于水中的氧减小，但当气泡继续上升，上升到破裂的瞬间，由于气泡爆破力的作用，使氧的传递率突然加大。我们又将水深度和単位能量溶氧率进行实验，实验结果显示深度与単位能量溶氧率的关系见图2。这个实验由曝气装置来完成，由于曝气装置由电来驱动，所以単位时间输出的能量可以很容易计算出来，这ー计算结果就是输入的単位能量，同时在这个单位输入能量下測定曝气装置在水不同深度的相对溶氧率(可以通过測定实验前后水中的溶解氧来測定)。由这个实验我们可以看出水深大于O. 8米时，水深越大，输入単位能量形成的气泡在水中的相对溶氧率越小，而在水深大于O. 8米时，随着水深的减小，输入单位能量形成的气泡在水中的相对溶氧率也同样逐步减小。也就是说在水深O. 8米吋，输入单位能量的相对溶氧率最大。微浅曝生化处理技术正是基于这一原理产生。微浅曝生化处理技术将水下溶氧扩散器的深度放置在水面以下O. Sm处，与常规深度的曝气技术相比，可以大幅节省动カ费用，在単位能耗下，溶氧效率大幅提高，处理同样水量的単位能耗大幅降低，属于高效节能的新一代曝气技木。此外，由于风压减小，风量增加，可以用一般的离心鼓风机，可以大幅降低操作现场的噪音。采用风压.O. lkg/cm2左右低压离心风机，动カ效率可达I. 8-2. 6kg02 /
kWh ο近些年来，环境保护领域采用纯氧曝气废水处理技木。纯氧曝气法能够增加氧分压，改善传质，以获得较高的溶解氧。在高溶解氧情况下，微生物的活性得到提高，使废水处理得到強化。采用低压分子筛制氧可以得到纯度为90%以上的纯氧。[0010]利用空气20°C时氧的饱和度为9. 2毫克/升，空气中氧占21% (体积比)，氧的分压为O. 21大气压。利用氧气如纯度为90% (体积比)，其分压为O. 90大气压。所以与空气曝气比较，分压提高了 O. 90/0. 21=4. 3倍，即20°C时的饱和度为9. 2X4. 3=40 毫克 / 升氧溶入水中的推动力提高了。氧溶入水中的推动力为dC/dt=KLa (Cs-C)在生化池中一般要求溶解氧在2毫克/升左右。所以利用空气20°C时的推动力为
·[0017]dC/dt=KLa (Cs -C)= KLa (9. 2 — 2) =7. 2 KLa利用氧气20°C时的推动力为dC/dt=KLa (Cs -C)= KLa (40 — 2) =38KLa推动力提高了38KLa /7. 2 KLa =5. 3 倍以上是在清水中的比较，在废水中氧的溶解度和溶入水中的推动力也可以提高几倍。所以采用氧气曝气生化处理技术，可以有较多的氧溶入废水中。这样就可以较大幅度提高生化处理的微生物浓度，可以大幅提高处理能力，且使常处于对数生长期的微生物保持非常高的活性，使处理更加高效。
实用新型内容本实用新型将微浅曝生化处理技术与分子筛纯氧生化处理技术有机结合为一体，充分利用两种高效节能生化处理技术的优点，采用独特的设计理念，研究出一体化微浅曝纯氧生化处理装置。本实用新型提供一种微浅曝纯氧生化处理系统，所述系统包括生化池、纯氧供应系统、高效溶氧器、三相释放器、生化导流溶氧栅、生化导流壁和涡旋回氧装置，其特征在于所述纯氧供应系统，位于池外，由分子筛制氧机、空压机、冷干机等组成，用于在低压状态下产生纯氧；所述高效溶氧器，其与所述纯氧供应系统相连，其上设有泥水混合进口，将进入该高效溶氧器的泥、水、气以紊流态混为一体；所述三相释放器，位于生化池水面下，用于释放经高效溶氧器流出的混合液体，以加速池体内环流的形成；所述生化导流溶氧栅，安装于生化池的微浅层部位，与所述生化导流壁共同作用，促成池内形成环流；所述涡旋回氧装置，位于水面之上，用于将逸散在所述生化处理系统顶部空间中的氧气循环引入生化导流溶氧栅中；所述生化导流壁，垂直放置于池内水面微浅层中，与所述生化导流溶氧栅共同作用以形成池内生化反应环流。其中，所述系统采用密封式充氧循环，生化池采用密闭结构。所述高效溶氧器为管式结构。所述生化导流溶氧栅，由多根溶气管布置成栅状，悬挂在生化池内水面以下微浅层。所述生化导流溶氧栅，包括一根位于中间位置的金属管或塑料管，其用于将所述多根溶气管之间相联通。所述系统进一步包括一根进气管，其由位于生化导流溶氧栅中间位置的金属管或塑料管接出。所述进气管与涡旋回氧装置连接，所述涡旋回氧装置包括涡旋回氧风机、吸氧管和输氧管；其中所述涡旋回氧风机设置在生化池的外面，所述吸氧管与所述涡旋回氧装置氧的吸入ロ相连，并延伸至生化池顶部空间；所述输氧管，其一端与所述涡旋回氧风机出口相连，另一端与所述生化导流溶氧栅进气管相连并延伸至生化池的水中。如上所述，依照本实用新型用于废水处理的微浅曝纯氧生化处理系统通过将两种高效的生化技术有机结合，以最小的能源消耗，达到最高的生化反应速率，缩短污水停留时 间，节约占地面积，降低能源消耗，提高出水水质，具有广泛的适用性。
图I为本实用新型实验中氧气在静止水中的传递特性图；图2为本实用新型实验中水深与单位能量溶氧率关系图；图3为本实用新型微浅曝纯氧生化处理系统的示意图；图4为本实用新型微浅曝纯氧生化处理系统的生化导流溶氧栅和涡旋回氧装置示意图。
具体实施方式
下面參照附图对具体实施方式
进行详细的描述。图I是本实用新型实验中氧气在静止水中的传递特性图。如图I所示，气泡形成和破裂瞬间的氧传递到水中的速率最大。图2是本实用新型实验中水深与单位能量溶氧率关系图。如图2所示，水深大于O. 8米时，水深越大，输入単位能量形成的气泡在水中的相对溶氧率越小；而在水深大于
O.8米时，随着水深的减小，输入单位能量形成的气泡在水中的相对吸氧率也同样逐步减小。即在水深O. 8米吋，输入单位能量的相对溶氧率最大。图3是本实用新型用于废水处理的微浅曝纯氧生化处理系统的剖面图。如图3所示，微浅曝纯氧生化处理系统包括用于提供执行曝气空间的生化池I、用于向生化池I中供应氧气的纯氧供应系统2、用于将泥、水和气三相以紊流态混为一体达到高效溶氧作用的高效溶氧器3、三相释放器4、用于在生化池I中促成池内形成环流，使混合液和氧气充分接触的生化导流壁5、位于水面下微浅层的生化导流溶氧栅6以及用于吸收逸散在生化系统顶部空间中的氧气并将其循环引入生化导流溶氧栅6中的涡旋回氧装置7。生化池I具有完全封闭的结构，经低压分子筛制得的纯度为90%以上的氧气、废水和污泥经混合入口进入高效溶氧器4。氧气、废水和污泥在高效溶氧器4中充分融合，达到高溶氧效果，并通过三相释放器3将混合液引入到生化池I水面下。生化导流壁5侧置于生化池I中部，在氧气提升作用下，使导流壁两侧形成环流，混合液和氧气得到充分接触，避免池底出现污泥沉积。生化导流溶氧栅6由多根溶气管8布置成栅状，悬挂于生化池I中水面O. 7~0· 9米下。生化导流溶氧栅6可增强池中氧气的扩散，O. 7 O. 9米处的曝气深度可进ー步增进溶氧效率，节约动カ费用。生化导流溶氧栅6中间位置用一根金属管或塑料管9将溶气管8相连通，并在中间位置接出一根进气管10。涡旋回氧装置7包括涡旋回氧风机11，吸氧管12和输氧管13。涡旋回氧风机11设置在生化池I外面，其吸入口与吸氧管12相连，并延伸至生化池I顶部空间；出口与输氧管13相连，且输氧管13另一端与生化导流曝气栅进气管10相连并延伸至生化池I的水中。由此可将生化池顶部空间中的剩余氧气重新引入到生化导流溶氧栅6中，进一步提高充氧效率。下面将描述使用依照本实用新型实施方式的微浅曝纯氧生化处理系统的污、废水处理方法。生化池中被引入的待处理污、废水和活性污泥与纯氧充分混合，进行生物反应，已处理的水经已处理水排出孔排出。在这个过程中，由纯氧供应系统2制造的氧气经高效溶氧器3和三相释放器4溶入水中并释放到生化池I中。其中一部分氧气溶解在生化池I内的水中并用于活性污泥中的微生物的呼吸；但是大量的氧气将向上移动，当移动至生化导流溶氧栅6处被分割成多 个小气泡，增加停留时间和溶解率。此外，还有大量的氧气移动并停留在生化池I的顶部空间中。通过运转涡旋回氧风机11，停留在生化池I顶部空间的氧气将被吸入吸氧管12中，并经过输氧管13和进气管10重新进入生化导流溶氧栅6中，从而达到氧气的循环利用，增加溶氧率。根据实际需要，高效溶氧器3可置于室内或室外，高效溶氧器3上的进泥口可置于污泥池或者生化池。同时根据水量的变化、现场的实际情况及业主的要求，还可以将装置以土建及整体设备等多种灵活的方式来完成，具有广泛的适应性。并节约投资。实践证明其有极高的推广价值，符合我国当前节能减排环保的理念。如上所述，本实用新型提供了一种用于污、废水处理的微浅曝纯氧生化处理系统，可以有效地使用氧气，使泥水得到充分充氧，大幅度提高生化处理的微生物浓度，从而大幅提高处理能力；减少了动力消耗，因而动力消费低，运行稳定，通过水力平衡可以达到无人值守，减少维护。本系统容积负荷高、剩余污泥产量低，系统布置较为紧凑，节约用地，可在污、废水处理工程中广泛应用。
权利要求1.一种微浅曝纯氧生化处理系统，所述系统包括生化池、纯氧供应系统、高效溶氧器、三相释放器、生化导流溶氧栅、生化导流壁和涡旋回氧装置，其特征在于 所述纯氧供应系统，位于池外，由分子筛制氧机、空压机、冷干机等组成，用于在低压状态下产生纯氧； 所述高效溶氧器，其与所述纯氧供应系统相连，其上设有泥水混合进口，将进入该高效溶氧器的泥、水、气以紊流态混为一体； 所述三相释放器，位于生化池水面下，用于释放经高效溶氧器流出的混合液体，以加速池体内环流的形成； 所述生化导流溶氧栅，安装于生化池的微浅层部位，与所述生化导流壁共同作用，促成池内形成环流； 所述涡旋回氧装置，位于水面之上，用于将逸散在所述生化处理系统顶部空间中的氧气循环引入生化导流溶氧栅中； 所述生化导流壁，垂直放置于池内水面微浅层中，与所述生化导流溶氧栅共同作用以形成池内生化反应环流。
2.根据权利要求I所述的微浅曝纯氧生化处理系统，其特征在于，所述系统采用密封式充氧循环，生化池采用密闭结构。
3.根据权利要求I所述的微浅曝纯氧生化处理系统，其中所述高效溶氧器为管式结构。
4.根据权利要求I所述的微浅曝纯氧生化处理系统，其中所述生化导流溶氧栅，由多根溶气管布置成栅状，悬挂在生化池内水面以下微浅层。
5.根据权利要求4所述的微浅曝纯氧生化处理系统，其中所述生化导流溶氧栅，包括一根位于中间位置的金属管或塑料管，其用于将所述多根溶气管之间相联通。
6.根据权利要求5所述的微浅曝纯氧生化处理系统，进一步包括一根进气管，其由位于生化导流溶氧栅中间位置的金属管或塑料管接出。
7.根据权利要求6所述的微浅曝纯氧生化处理系统，其中所述进气管与涡旋回氧装置连接，所述涡旋回氧装置包括涡旋回氧风机、吸氧管和输氧管； 其中所述涡旋回氧风机设置在生化池的外面，所述吸氧管与所述涡旋回氧装置氧的吸入口相连，并延伸至生化池顶部空间； 所述输氧管，其一端与所述涡旋回氧风机出口相连，另一端与所述生化导流溶氧栅进气管相连并延伸至生化池的水中。
专利摘要本实用新型涉及一种微浅曝纯氧生化处理系统。所述系统包括生化池、纯氧供应系统、高效溶氧器、三相释放器、生化导流溶氧栅、生化导流壁和涡旋回氧装置。其中所述纯氧供应装置主要由分子筛制氧机构成；所述高效溶氧器将泥、水、气以紊流态混为一体达到高效溶氧作用；所述生化导流溶氧栅位于池内水面微浅层中，与生化导流壁共同作用使池内形成生化反应环流，以提高生化反应效率；所述涡旋回氧装置，用于将逸散在所述生化处理系统顶部空间中的氧气不断循环引入生化导流溶氧栅中。使用该系统，可以更小的能源消耗，达到更高的生化反应速率，从而缩短污水停留时间，节约占地面积，提高出水水质，具有广泛的适用性。
文档编号C02F3/12GK202440369SQ20122005713
公开日2012年9月19日 申请日期2012年2月22日 优先权日2012年2月22日
发明者崔斌 申请人:北京华莹欣能科技发展有限责任公司, 天津丽水蓝泉环境科技发展有限公司