一种微动力缓释型曝气结构及方法
【专利摘要】本发明公开一种微动力缓释型曝气结构及方法，曝气结构包括鼓风机、曝气主管、曝气支管、空气截流盘和管道支架；所述鼓风机的出风口通过曝气主管通向污水处理池内且所述曝气主管竖直置于污水处理池一侧，所述曝气支管由上到下横向分层设置在污水处理池内且曝气支管进水端与所述曝气主管相连通，所述管道支架垂直于污水处理池的底部且固定连接每一层的曝气支管；在所述曝气支管上开设有不同孔径的曝气孔，且在曝气孔的上端均罩有相对应的空气截流盘。本发明解决了污水处理中局部氧气不足的问题，在出水水质要求不变的情况下，使曝气装置所需的曝气时间更短，仅需微动力曝气即能满足要求，从而降低了能耗，减少了污水处理装置的运行费用。
【专利说明】
一种微动力缓释型曝气结构及方法
技术领域
[0001]本发明属于曝气装置技术领域，特别是涉及一种微动力缓释型曝气结构及方法。
【背景技术】
[0002]我国能源十分稀缺，因此，提倡低碳经济，绿色经济是我国目前发展的一个重要方向。但同时，我国环境污染也非常严重，尤其在生活污水处理技术上，很多农村地区和能源紧缺的地区在这方面还主要依靠沼气池、化粪池、生活污水净化池、人工湿地进行处理的等无动力的污水处理技术。但这些技术的局限性也很明显，一是处理效率低，占地面积大，二是脱氮除磷的效果不好，难以达到日益严格的环境标准。
[0003]虽然，我国近年来在污水处理的相关技术方面也取得了不少进展，如中国专利“CN201510377805”公开了一种生活污水处理工艺，生活污水由排水系统收集并去除颗粒杂物后，进入调节池进行均质处理，之后依次进入A级生物接触氧化池、O级生物池、MBR池进行处理，经MBR膜过滤后自流至二沉池进行固液分离，最后在清水池内回用或排放。该发明可实现去除污水中的有机物和脱氮功能，工艺中所有设备采用埋地式结构，上部覆土，可种植花木等，进一步美化环境;又如中国专利“CN201520438088”提供了一种生活污水处理设备，包括第一过滤室、第二过滤室、消毒室和风机房，第一过滤室内设有由横杆和竖杆构成的支架，支架的横杆上挂置有半软性填料，第二过滤室的上部设有回流管，设置有六角蜂窝填料，第二过滤室的底部设有提泥管。该实用新型根据生活污水面临的问题设计合理的方案进行处理，采用合适的生活污水处理设备，让生活污水得到很好的处理，对生活可持续发展也带来很大的帮助。
[0004]然而，现有的生活污水净化装置仍存在一些不足，主要表现在:很多装置的曝气效率较低，对曝气装置曝的氧气未能充分利用，在具体应用过程中表现为曝气时间长，能耗高，运行费用高，这不仅浪费了能源，还限制了这些装置在我国很多能源紧缺地区的推广和应用。
【发明内容】
[0005]为了解决上述问题，本发明提出了一种微动力缓释型曝气结构及方法。本发明通过在曝气分配系统上进行改进，有效地将曝气装置鼓入的气体长时间截流在污水净化系统中；同时，通过曝气支管位置的合理分配，解决了处理装置中局部氧气不足的问题，在出水水质要求不变的情况下，使曝气装置所需的曝气时间更短，仅需微动力曝气即能满足要求，从而降低了能耗，减少了污水处理装置的运行费用。
[0006]为达到上述目的，本发明采用的技术方案是:
[0007]—种微动力缓释型曝气结构，曝气结构置于污水处理池内，所述曝气结构包括鼓风机、曝气主管、曝气支管、空气截流盘和管道支架;所述鼓风机的出风口连通曝气主管入口，且所述曝气主管竖直置于污水处理池一侧;所述曝气支管由上到下横向分层设置在污水处理池内且曝气支管进水端分别与所述曝气主管相连通，所述管道支架垂直于污水处理池的底部且固定连接每一层的曝气支管;在所述曝气支管上开设有不同孔径的曝气孔，且在曝气孔的上均罩有相对应的空气截流盘。
[0008]进一步的是，沿曝气支管内气流流动方向，曝气孔的孔径逐渐增加且孔间距离逐渐减小。
[0009]在平面布置上，装置内曝气支管均匀分布，曝气支管距曝气主管近的位置曝气孔孔径小，而较远的位置孔径大，气体从曝气主管进入曝气支管后，最初由于鼓风机动力支持足，气体压强大，故安设小的曝气孔，增加气体从孔内溢出的阻力，控制曝气支管前段的气泡数量和溢出速度；当气体流入曝气支管末端，由于在曝气支管内流动路径较长，流动阻力消耗的压强较多，曝气孔孔径设置较大，孔数量多，使得末端的气体有在压力不是很充足的情况下也能充分溢出；从而保证了在平面上整个平面曝气强度的均衡。
[0010]进一步的是，所述曝气孔孔径为2-5mm，孔间距离为200-500mm。
[0011 ]进一步的是，所述空气截流盘上设置有呈蜂窝状分布的通孔，且空气截流盘下表面正对曝气孔。用于保留从曝气孔溢出的空气，空气截流盘上的蜂窝状设计可充分截流孔中溢出的空气，使空气长时间停留在水体中，提高空气与水接触时间，保证处理效果。
[0012]进一步的是，所述空气截流盘直径为曝气支管管径的1-3倍，空气截流盘厚度为3_4mm，且蜂窝状的通孔孔径为2mm。
[0013]进一步的是，所述曝气支管相对于曝气主管连接处向上倾斜，且污水处理池内由上到下的曝气支管层间距逐层减小，每层沿污水处理池的平面均匀铺设多根曝气支管。
[0014]污水处理池下部污泥含量高，微生物数量较多，需要气体量达，为了满足反应好氧需求，下部布设的曝气支管数量较多，以保证反应装置的氧气含量;在纵向布置方面，下面铺气孔多，曝气量足，上部微生物较少，曝气支管布置较少，避免了装置中局部含氧不足而局部曝气过度的情况。
[0015]进一步的是，所述倾斜的角度为相对于水平面3-5°向上的倾角，曝气支管管径为5-20mm，在污水处理池内安装3-5层曝气支管，曝气支管层间距为150-500mm，且每层铺设4-6根曝气支管。
[0016]进一步的是，在所述曝气支管上安装填料。
[0017]使填料上附着的微生物可与曝气支管溢出的氧气有更充分的接触；同时，微生物经过长时间在填料上生长，易结块。
[0018]近距离的曝气孔可冲刷填料上冗余的污泥块，保持微生物的持续增长，同时避免了填料上污泥过多结团的现象，保证了填料有足够的比表面积供微生物附着。
[0019]进一步的是，在所述曝气主管上安装止回阀，在所述曝气主管和曝气支管上均安装有控制阀门。止回阀防止曝气主管内气体回流。
[0020]另一方面，本发明还提供了一种微动力缓释型曝气方法，包括步骤:
[0021 ]步骤SOI，鼓风机进行曝气，空气通过鼓风机进入曝气主管，曝气主管内的空气分布到各曝气支管；
[0022]步骤S02，空气从曝气支管上各曝气孔溢出，溢出后的空气一部分溶解到污水中为生物反应过程提供氧气，另一部分被空气截流盘留住使空气长时间停留在水体中提高空气与水的接触时间；
[0023]步骤S03，鼓风机停止曝气，污水处理池内微生物消耗截流的空气；
[0024]步骤S04，循环步骤SOl至步骤S03。
[0025]采用本技术方案的有益效果:
[0026]1、本发明中，充分利用了在曝气支管上的空气截流盘保留了曝气过程中的部分氧气，使曝气装置在短时间曝气的条件下，空气在污水处理池内能长时间留存，增加了氧气与微生物接触的时间，提高了曝气的效率。
[0027]2、本发明中，通过曝气管和空气截流盘的布设，使得氧气在污水处理池中的分布更为合理，在微生物较多和污染物浓度较高的位置布置了更多的氧气截流装置，从而保证了该位置所需的好氧量，改善了局部氧气的利用情况，使曝气过程中的氧气利用效率得到了较大的提升。
[0028]3、本发明中，曝气支管和截流设施使曝气装置的曝气时间大大缩短，在保证出水质量的同时，显著降低了曝气装置所需的能耗，从而降低了污水处理装置的运行费用，节约了能源。
[0029]4、本发明，既可以通过作为单独的曝气改善设施安装在污水处理系统中，也可以以填料支架的方式在安装填料时布设在处理装置内，安装方式灵活，适用范围广泛。
[0030]5、本发明，加工和安装过程较为简便，升级和改造的难度低，易于在各种地方推广和应用。
【附图说明】
[0031]图1为本发明的一种微动力缓释型曝气结构的结构示意图；
[0032]图2为本发明中一种微动力缓释型曝气结构的俯视图；
[0033]图3为本发明一实施例中一种微动力缓释型曝气结构的结构示意图；
[0034]图4为本发明实施例中曝气支管的局部示意图；
[0035]图5为本发明实施例中空气截流盘的结构示意图；
[0036]图6为本发明实施例中一种微动力缓释型曝气方法的流程示意图；
[0037]其中，I是鼓风机，2是曝气主管，3是曝气支管，4是止回阀，5是空气截流盘，6是管道支架，7是填料，8是曝气孔。
【具体实施方式】
[0038]为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图对本发明作进一步阐述。
[0039]在本实施例中，参见图1和图2所示，本发明提出了一种微动力缓释型曝气结构，曝气结构置于污水处理池内，所述曝气结构包括鼓风机1、曝气主管2、曝气支管3、空气截流盘5和管道支架6;所述鼓风机I的出风口通过曝气主管2连通曝气主管2入口，且所述曝气主管2竖直置于污水处理池一侧，所述曝气支管3由上到下横向分层设置在污水处理池内且曝气支管3进水端分别与所述曝气主管2相连通;所述管道支架6垂直于污水处理池的底部且固定连接每一层的曝气支管3;在所述曝气支管3上开设有不同孔径的曝气孔8，且在曝气孔8的上均罩有相对应的空气截流盘5。
[0040]作为上述实施例的优选方案，如图4所示，沿曝气支管3内气流流动方向，曝气孔8的孔径逐渐增加且孔间距离逐渐减小。
[0041]在平面布置上，装置内曝气支管3均匀分布，曝气支管3距曝气主管2近的位置曝气孔8孔径小，而较远的位置孔径大，气体从曝气主管2进入曝气支管3后，最初由于鼓风机I动力支持足，气体压强大，故安设小的曝气孔8，增加气体从孔内溢出的阻力，控制曝气支管3前段的气泡数量和溢出速度；当气体流入曝气支管3末端，由于在曝气支管3内流动路径较长，流动阻力消耗的压强较多，曝气孔8孔径设置较大，孔数量多，使得末端的气体有在压力不是很充足的情况下也能充分溢出;从而保证了在平面上整个平面曝气强度的均衡。
[0042]优选的，所述曝气孔8孔径为2-5mm，孔间距离为200-500mm。
[0043]作为上述实施例的优选方案，如图5所示，所述空气截流盘5呈上设置有呈蜂窝状分布的通孔，且空气截流盘5下表面正对曝气孔8。用于保留从曝气孔8溢出的空气，空气截流盘5上的蜂窝状设计可充分截流孔中溢出的空气，使空气长时间停留在水体中，提高空气与水接触时间，保证处理效果。
[0044]优选的，所述空气截流盘5直径为曝气支管3管径的1-3倍，空气截流盘5厚度为3-4mm，且蜂窝状的通孔孔径为2mm。
[0045]作为上述实施例的优选方案，所述曝气支管3相对于曝气主管2连接处向上倾斜，且污水处理池内由上到下的曝气支管3层间距逐层减小，每层沿污水处理池的平面均匀铺设多根曝气支管3。
[0046]污水处理池下部污泥含量高，微生物数量较多，需要气体量达，为了满足反应好氧需求，下部布设的曝气支管3数量较多，以保证反应装置的氧气含量;在纵向布置方面，下面铺气孔多，曝气量足，上部微生物较少，曝气支管3布置较少，避免了装置中局部含氧不足而局部曝气过度的情况。
[0047]优选的，所述倾斜的角度为相对于水平面3-5°向上的倾角在污水处理池内安装3-5层曝气支管3，且每层铺设4-6根曝气支管3，曝气支管3管径为5-20mm，曝气支管3层间距为150_500mm。
[0048]作为上述实施例的优选方案，如图3所示，在所述曝气支管3上安装填料7。
[0049]使填料7上附着的微生物可与曝气支管3溢出的氧气有更充分的接触；同时，微生物经过长时间在填料7上生长，易结块。
[0050]近距离的曝气孔8可冲刷填料7上冗余的污泥块，保持微生物的持续增长，同时避免了填料7上污泥过多结团的现象，保证了填料7有足够的比表面积供微生物附着。
[0051]曝气孔8和曝气支管3的铺设也可根据填料7的装填的多少，密疏进行调整，以保证各部分附着的生物有足够的氧气量进行生化反应，净化污水。
[0052]作为上述实施例的优选方案，在所述曝气主管2上安装止回阀4，在所述曝气主管2和曝气支管3上均安装有控制阀门。止回阀4防止曝气主管2内气体回流。
[°°53]具体实施例1，如图1所示:
[0054]本发明的一种优化设计为，安装在有效容积为20m3的污水处理池内，曝气系统的曝气主管2的管径为60_，并安装止回阀4。曝气支管3的管径为10_，安装时与水平应取3°向上的倾角，且安装4层曝气支管3，层间距为150-350mm，每层铺设5根曝气支管3，均匀分布在污水处理池内。
[0055]曝气支管3上的空气曝气孔8额孔径取2-5mm，沿曝气支管3内气流流动方向，曝气孔8孔径逐渐增加，孔间间距为200-400mm，沿曝气支管3内气流流动方向间距逐渐减小。曝气支管3上的空气截流盘5下表面正对曝气孔8，呈蜂窝状，蜂窝孔径取2mm，孔深3mm，空气截流盘5直径为曝气支管3管径的I倍。
[0056]曝气支管3通过管道支架6固定在污水处理池内，管道支架6材料为硬塑料，管道支架6的间距取600mm。
[0057]具体实施例2，如图3所示:
[0058]本发明的另一种优化设计为，安装在有效容积为50m3的污水处理池内，曝气系统的曝气主管2的管径定为80mm，并安装止回阀4。曝气支管3管径为10mm，安装时与水平应取5°向上的倾角，污水处理池内安装4层曝气支管3，且层间距为150-000mm，每层铺设5根曝气支管3均匀分布在污水处理池内；并曝气支管3作为填料7支架，在曝气支管3上安装填料7。
[0059]为配合本发明方法的实现，基于相同的发明构思，如图6所示，本发明还提供了一种微动力缓释型曝气方法，包括步骤:
[0060]步骤SOl，鼓风机I进行曝气，空气通过鼓风机I进入曝气主管2，曝气主管2内的空气分布到各曝气支管3;
[0061]步骤S02，空气从曝气支管3上各曝气孔8溢出，溢出后的空气一部分溶解到污水中为生物反应过程提供氧气，另一部分被空气截流盘5留住使空气长时间停留在水体中提高空气与水的接触时间；
[0062]步骤S03，鼓风机I停止曝气，污水处理池内微生物消耗截流的空气；
[0063]步骤S04，循环步骤SOl至步骤S03。
[0064]实施例的一种微动力缓释型曝气方法:
[0065]当鼓风机I进行曝气时，空气通过鼓风机I进入曝气主管2，曝气主管2内的空气由于管内各部位阻力和压差不同，分布到各曝气支管3。
[0066]反应装置下部污泥含量高，微生物数量较多，需要气体量达，为了满足反应好氧需求，下部布设的曝气支管3数量较多，以保证反应装置的氧气含量。在纵向布置方面，下面铺气孔多，曝气量足，上部微生物较少，曝气支管3布置较少，避免了装置中局部含氧不足而局部曝气过度的情况。在平面布置上，装置内曝气支管3均匀分布，距曝气主管2近的位置曝气孔8孔径小，而较远的位置孔径大，气体从曝气主管2进入曝气支管3后，最初由于鼓风机I动力支持足，气体压强大，故安设小的曝气孔8，增加气体从孔内溢出的阻力，控制曝气支管3前段的气泡数量和溢出速度。当气体流入曝气支管3末端，由于在曝气支管3内流动路径较长，流动阻力消耗的压强较多，曝气孔8孔径设置较大，孔数量多，使得末端的气体有在压力不是很充足的情况下也能充分溢出。这样的设计保证了在平面上整个平面曝气强度的均衡。气体从孔内溢出后，一部分溶解到污水中，为生物反应过程提供氧气，另一部分被空气截流盘5留住，空气截流盘5上的蜂窝状设计可充分截流孔中溢出的空气，使空气长时间停留在水体中，提高空气与水接触时间，保证处理效果。
[0067]鼓风机I鼓入空气l-2min后，曝气支管3内和空气截流盘5上均保留了大量空气;这时鼓风机I可停止曝气10-15min，使装置内微生物有足够时间消耗装置内截流的空气，之后鼓风机I再进行曝气。由于鼓风机I为间歇工作方式，其停机时间较长，因此本发明可大大节省能源消耗，降低运行费用。
[0068]以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本实发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
【主权项】
1.一种微动力缓释型曝气结构，其特征在于，曝气结构置于污水处理池内，所述曝气结构包括鼓风机(I)、曝气主管(2)、曝气支管(3)、空气截流盘(5)和管道支架(6);所述鼓风机(1)的出风口连通曝气主管(2)入口，且所述曝气主管(2)竖直置于污水处理池一侧;所述曝气支管(3)由上到下横向分层设置在污水处理池内且曝气支管(3)进水端分别与所述曝气主管(2)相连通;所述管道支架(6)垂直于污水处理池的底部且固定连接每一层的曝气支管(3);在所述曝气支管(3)上开设有不同孔径的曝气孔(8)，且在曝气孔(8)的上均罩有相对应的空气截流盘(5)。2.根据权利要求1所述的一种微动力缓释型曝气结构，其特征在于，沿曝气支管(3)内气流流动方向，曝气孔(8)的孔径逐渐增加且孔间距离逐渐减小。3.根据权利要求2所述的一种微动力缓释型曝气结构，其特征在于，所述曝气孔(8)孔径为2-5mm，孔间距离为200-500mm。4.根据权利要求1所述的一种微动力缓释型曝气结构，其特征在于，所述空气截流盘(5)上设置有呈蜂窝状分布的通孔。5.根据权利要求4所述的一种微动力缓释型曝气结构，其特征在于，所述空气截流盘(5)直径为曝气支管(3)管径的1-3倍，空气截流盘(5)厚度为3-4mm，且蜂窝状的通孔孔径为2mm ο6.根据权利要求1-5中任意一项所述的一种微动力缓释型曝气结构，其特征在于，所述曝气支管(3)相对于曝气主管(2)连接处向上倾斜，且污水处理池内由上到下的曝气支管(3)层间距逐层减小，每层沿污水处理池的平面均匀铺设多根曝气支管(3)。7.根据权利要求6所述的一种微动力缓释型曝气结构，其特征在于，所述倾斜的角度为相对于水平面3-5°向上的倾角，在污水处理池内安装3-5层曝气支管(3)，且每层铺设4-6根曝气支管(3)。8.根据权利要求1所述的一种微动力缓释型曝气结构，其特征在于，在所述曝气支管(3)上安装填料(7)。9.根据权利要求1所述的一种微动力缓释型曝气结构，其特征在于，在所述曝气主管(2)上安装止回阀(4)，在所述曝气主管(2)和曝气支管(3)上均安装有控制阀门。10.一种微动力缓释型曝气方法，其特征在于，包括步骤: 步骤SOl，鼓风机(I)进行曝气，空气通过鼓风机(I)进入曝气主管(2)，曝气主管(2)内的空气分布到各曝气支管(3); 步骤S02，空气从曝气支管(3)上各曝气孔(8)溢出，溢出后的空气一部分溶解到污水中为生物反应过程提供氧气，另一部分被空气截流盘(5)留住使空气长时间停留在水体中提高空气与水的接触时间； 步骤S03，鼓风机(I)停止曝气，污水处理池内微生物消耗截流的空气;步骤S04，循环步骤301至步骤503。
【文档编号】C02F3/02GK106045012SQ201610550467
【公开日】2016年10月26日
【申请日】2016年7月13日
【发明人】潘科, 施国中, 何明雄, 胡启春, 申禄坤
【申请人】农业部沼气科学研究所