螺旋曝气方法以及螺旋曝气池的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及应用曝气工艺技术领域，具体涉及到螺旋曝气方法及螺旋曝气池。
【背景技术】
[0002] 随着我国工业的不断发展，全国的污水排放量也逐年增加，其中大部分污水未经 处理直接排入江河湖中，导致水域水质污染问题日益突出。为了环境的可持续发展，对污水 进行净化处理越来越受到国家的重视。2011年国家"863"计划在资源环境技术领域中提出 了"污水中碳源及氮磷硫组分资源化技术"的研究计划，在国家"973"计划中也将"区域环境 质量演变和污染控制"列入了重点研究方向。
[0003] 在污水处理中，世界发达国家普遍采用活性污泥法来控制水体的污染。活性污泥 法是当前世界各国中应用最广的一种二级生物处理方法，具有处理能力高、出水水质好等 优点。活性污泥法的原理是通过好氧微生物吸附和氧化污水中的有机物从而达到净化污水 的目的。因此，如何使曝气池中的好氧微生物能够与充足的氧气接触反应是污水处理的关 键技术。
[0004] 曝气池作为活性污泥反应器，是活性污泥系统的核心设备，活性污泥系统对污水 的净化效果，在很大程度上取决于曝气池功能的发挥。曝气池的种类繁多，按曝气方法分可 以分为鼓风曝气池、机械曝气池、机械鼓风混合曝气池和射流曝气池。
[0005] 鼓风曝气池多为长方廊道形，其主要特点是可以产生气泡、单个气泡气液接触面 积大，但其结构复杂，占地面积大、气压损失较大、气泡分布不均匀、易堵塞、设计和维护成 本过高。机械曝气池多为圆柱形或方形，其主要特点是结构简单、不易堵塞、维护简单，但其 无法产生大量气泡，气泡分布不均匀，降低了反应效率。
[0006] 传统的曝气池多采用鼓风曝气系统和机械曝气系统。鼓风曝气系统其空气扩散装 置一般为多孔材料并安装在廊道底部一侧，随着时间的积累，污水中的颗粒污染物容易沉 淀在曝气池底部，堵塞空气扩散装置。另外，传统的推流式曝气池呈长方廊道形，根据污水 处理量，一般都要采用2-5个廊道，来保证污水停留时间，占地面积相对较大，整体设计和维 护成本过高。机械曝气系统一般采用机械旋转产生气泡，其微气泡量较低，整体反应效率不 高。而射流曝气池利用射流剪切气体产生气泡，其解决了传统曝气池的缺点，具有结构简 单、占地面积小、不易堵塞、投资少等优点。而且一旦曝气池开始工作，通过射流曝气设备射 入的高速液体将带动沉淀在曝气池底部的颗粒污染物一起运动，不会出现堵塞的情况。 [0007]传统曝气池具有曝气效果差、占地面积大、运营成本高等缺点，因此本发明通过对 曝气池内气液两相流场特性和气相分布规律以及氧传递特性的分析研究，提出了一种全新 的曝气池形式和曝气方法。
【发明内容】
[0008]本发明的目的在于克服传统曝气池反应效率低、气含率低、混合均匀性差、氧利用 率低、占地面积大等不足，提供一种改善污泥处理系统的反应效率、提高氧利用率和曝气效 果、减小占地面积螺旋曝气方法和利用该方法的螺旋曝气池。
[0009]本发明提供的螺旋曝气方法，该方法包括以下步骤：
[0010] 1)将经过预处理的污水利用水栗提供动力，根据工程需求通过流量调节器调节合 适的压力和流量，进入射流曝气装置中，并在射流曝气装置内形成高压高速的流体；
[0011] 2)在射流曝气装置内由于高速液体的流动卷吸作用，形成局部低压区，从而将空 气卷吸进来，通过流体的剪切和拉伸作用以及气泡相互碰撞作用，形成气液混合液；
[0012] 3)气液混合液通过射流曝气装置的出口，以射流曝气装置出口的流量Qo、射流曝 气装置出口的面积Ao、射流出口速度uo的参数配置沿一定圆周方向射入曝气池，并卷起曝气 池内部的活性污泥，从而在螺旋曝气池内形成活性污泥、空气、污水的曝气混合液；
[0013] 4)曝气混合液在曝气池中旋转、上升，最后从曝气池上端的出水槽溢出。
[0014] 具体的说，在所述步骤3)中，射流曝气装置出口流量Qo与曝气池的设计流量Qd相 关，Qo = Qd/n，其中η为沿圆周方向分布的射流曝气装置个数;曝气池的设计流量与处理的原 污水的日平均流量及最大时流量相关，要求使得污水在曝气池中有足够的曝气和反应时间 (比如工程中当曝气池的设计水力停留时间在6h以上时，以日平均流量作为曝气池的设计 流量；当水力停留时间小于6h时，采用原污水的最大流量作为曝气池的设计流量）；射流曝 气装置出口的面积Ao和射流出口速度uo通过数值计算的方法确定，以保证曝气池上端的平 均流速满足设计需求(如工程上一般要求不小于〇.2m/s)。
[0015] 螺旋曝气池，包括曝气池池体、射流曝气装置、流量调节器、水栗、出水槽，流量调 节器通过水管穿过曝气池池体与射流曝气装置相连，流量调节器与水栗之间也是通过水管 相连;所述出水槽设置在曝气池池体顶部，污水从曝气池池体顶部流出;所述射流曝气装置 有若干个，以曝气池的中心点为圆心沿一定圆周方向排列在曝气池底部，每个射流曝气装 置到中心的距离可以相等或不等，每个曝气装置与池体中心成一定的夹角（各夹角可相等 或不等），每个射流曝气装置的射流入射方向与水平面成角度向上，曝气时射流曝气装置射 入池中的气体使污水螺旋上升。
[0016] 进一步的，所述曝气池池体为对称形状的柱状体。
[0017] 作为一种优选，所述曝气池池体为圆柱体。
[0018] 作为一种优选，所述射流曝气装置有η个(一般取3~4个为宜），且每个射流曝气装 置与池体中心点的夹角相等。
[0019] 作为一种优选，所述射流曝气装置的射流入射方向沿水平面方向。
[0020] 本发明采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：
[0021] 本发明的螺旋曝气方法及螺旋曝气池，通过射流曝气装置的圆周方向分布，不需 要廊道就能使污水在曝气池内呈剧烈的螺旋上升状态，在相同入口流量情况下增加了污水 在曝气池内的运动行程，增大了气液两相的总体接触面积，提高了溶氧速率和反应效率;另 一方面螺旋曝气方法增强了气液两相的湍流强度，流场更加均匀，有利于气液两相的充分 混合，增加曝气池有效曝气体积，增大曝气池中氧的转移系数，提高污水反应效率；同时本 曝气池中的活性污泥不会淤积在隔板或底部，而是随着污水不断运动，与污水充分混合，与 水中的溶解氧充分接触，增强了活性污泥的活性，提高活性污泥法的处理效率。因此采用本 发明螺旋曝气方法的曝气池可以改善整个曝气池中活性污泥处理系统的反应效率、减小占 地面积、降低能耗和运行费用。
【附图说明】
[0022] 以下将结合附图对本发明作进一步说明：
[0023] 图1为发明的螺旋曝气方法及螺旋曝气池的结构俯视示意图；
[0024] 图2为发明的螺旋曝气方法及螺旋曝气池的结构主视示意图；
[0025] 图3为发明的螺旋曝气方法及螺旋曝气池的内部流场流线示意图；
[0026] 图4为普通曝气池底部垂直曝气的曝气区示意图；
[0027] 图5为普通曝气池底部水平曝气的曝气区示意图；
[0028] 图6为发明的螺旋曝气方法及螺旋曝气池的曝气区示意图；
[0029] 图7为发明的螺旋曝气方法及螺旋曝气池的曝气区俯视示意图；
[0030] 图8为发明的螺旋曝