专利名称：多级环流曝气塔的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种多级环流曝气塔，可广泛应用于用于各类工业和城市废水的处理，属于环境工程及工业和城市废水处理技术领域。
本发明设计的多级环流曝气塔，包括塔身、上部扩大段和下部曝气头，整体塔高与塔身直径之比为H∶d＝4-10∶1，扩大段的高度h是塔高H的1/10-1/15，扩大段直径D与塔身直径d之比为D∶d＝1.1-1.5∶1；所述的塔体内置有多级导流筒，各级导流筒之间相互同轴固定，之间留有空隙；所述的曝气头置于导流筒底部。
本发明的曝气塔，塔体中的多级导流筒可以有1-6根，多级导流筒的级数可以有2-4级。
本发明设计的多级环流曝气塔，具有流体力学性能好、氧传递速率高等特点。在通常的操作条件下，常规的气-液反应器的氧传递系数kLa一般在几百左右(单位为小时-1)，而本发明的kLa一般可达1000以上。采用本发明对各类工业污水和城市污水进行处理时，达到规定的排放标准所需的曝气时间是传统曝气池的10-20％；单位时间、单位体积的处理能力远远高于传统的曝气技术，一般可提高5倍以上；同时，采用多级环流曝气塔占地面积小，与传统的曝气池相比，可使占地面积减小50％以上。
较之传统的塔式设备或曝气池，本发明在同样通气量下(即同样空速下)液相中的溶氧有大幅度提高，这是由于在气-液传质过程中，气-液膜间的阻力是控制因素，空气在环流曝气塔内高速环流运动，空气和污水间的剧烈碰撞使气-液传质界面的阻力减小，传质速度加快，空气中的氧向液相的传递速率提高；同时，空气在多级环流曝气塔内随液体沿多级导流筒快速环流运动，使之在塔内停留时间长，空气利用率高。这些因素导致塔内液相的溶氧大大提高。
综上所述，本发明多级环流曝气塔的优点是①根据化学反应工程的基本原理，以多级环流曝气塔代替传统的曝气池进行工业和城市污水处理。在多级环流曝气塔中设有若干导流筒和多级导流筒，空气经气体分布器进入曝气塔。气泡在塔底一经产生，由于气体的喷射力和密度差，气泡团将带动周围液体向上运动，并且围绕着多级导流筒进行快速的环流运动，这样气泡在塔内有较长的停留时间并与液体充分地混合，从而大大提高溶氧和氧气利用率；因此在同样负荷下，达到同样的处理效果，所需的曝气时间大大减小。
②由于流体在多级环流曝气塔内的快速环流运动使活性污泥在塔内各处均匀分布，气-固-液三相混合良好，使生物氧化-降解过程得到加强，较大幅度地提高污水的处理效率，污水在塔内的停留时间短，单位塔体积的处理能力大幅度提高。
③采用多级环流曝气塔代替传统的曝气池可大幅度减少占地面积，降低建设投资。
④由多级环流曝气塔排出的尾气可通过烟道高空排放，不会发生因尾气的排放造成的二次污染，完全解决臭气低空弥漫的现象。
图2是本发明设计的曝气塔内的流体流动状态图。
图3是采用本发明多级环流曝气塔进行污水处理的流程图。
图1和图3中，1为曝气塔塔身，2为多级导流筒，3为上部扩大段，4为底部曝气头，5为多级环流曝气塔，6为空气压缩机，7为污水均质池，8为活性污泥沉淀池，9为多级导流筒的上、下级之间的空隙。
本发明的曝气塔，塔体中的多级导流筒2可以有1-6个，多级导流筒的级数可以有2-4级。
下面对本发明内容进行详细描述。
图1是本发明多级环流曝气塔的结构图。本发明由塔身1、内部构件2、上部扩大段3和底部曝气头4等四部分组成。整个塔体可由钢材、硼硅玻璃或玻璃钢制成。多级导流筒可有一根或多根导流筒构成，每根导流筒又可以制成单级或多级。塔高H与塔身直径d之比为4-10。塔身部分可制成夹套形式，冬季可导入热载体，以保持曝气温度在20-35℃。上部扩大段的直径是塔身直径的1.1-1.5倍。塔身内装有折流板、单级或多级多级导流筒，以使流体在塔内形成快速定向流动。
图2为本发明多级环流曝气塔内的流体流动状态图。流体在塔内围绕着多级导流筒进行快速的定向运动，环流运动的速度可达20cm/s以上。
图3为采用本发明多级环流曝气塔进行污水处理的流程图。在图3所示的污水处理流程中，污水用泵从均质池中经流量计打入到多级环流曝气塔的入口，并进入塔内。空气由空气压缩机提供，经流量计进到塔底，再经气体分布器进入塔内。由于气体分布器的分散作用进入塔内的气体形成大量微小气泡，由于气体的喷射力和密度差，气泡团将带动周围液体向上运动，并且围绕着多级导流筒进行快速的环流运动，这样气泡在塔内有较长的停留时间并与液体充分地混合。处理后的污水和活性污泥从塔的上方经溢流堰溢出塔外，进入到污泥沉降池中，在这里水从沉降池上方溢流出去，活性污泥则从沉降池底部排出，部分活性污泥用污泥泵打入到多级环流曝气塔的进口，与污水混合后进入到塔内。在本发明的多级环流曝气塔内溶氧(DO)为曝气温度下饱和溶氧的50％-98％，活性污泥的浓度为3-6g/l。
下面介绍本发明的具体实施例。
实施例1环流曝气塔由硼硅玻璃制成，内部装有多级导流筒，曝气塔的尺寸为塔高为1.2米，塔身直径为10厘米，内部设置有1根导流筒，污水为苯酚-丙酮工业污水，主要含有苯酚、丙酮、苯乙酮和苯甲醇等，COD为1000mg/l，采用室温下连续操作，活性污泥的浓度为3-6g/l，污水在塔内的停留时间为4-6小时。经处理后的水的COD降为122-166，COD去除率为83.4-87.8％。
实施例2环流曝气塔同实施例1，污水为聚烯烃催化剂车间污水，COD为1000mg/l，采用室温下连续操作，活性污泥的浓度为3-6g/l，污水在塔内的停留时间为2-4小时。经处理后的水的COD降为50-60。COD去除率为94-95％。
实施例3多级环流曝气塔的尺寸为塔高为1.5米，塔身直径为15厘米，内部设置有1根导流筒，污水为石油化工综合废水，COD为1000mg/l，采用室温下连续操作，活性污泥的浓度为3g/l，污水在塔内的停留时间为6小时。经处理后的水的COD降为200。COD去除率为80％。
实施例4多级环流曝气塔尺寸为塔高为12米，塔身直径为1.8米，内部设置有1根二级导流筒，塔身由碳钢制成，试验污水为石油化工综合废水，主要含有苯、甲苯、苯乙烯、环氧氯丙烷和环己酮等，COD为960-1020mg/l，采用连续操作，环境温度为6-20℃，塔内水温为18-25℃，废水在塔内的停留时间为6小时，日处理量为100吨废水/日，活性污泥的浓度为3-4g/l，经处理后水的COD降为80-140。COD去除率为86.2-91.6％。
实施例5仍采用实施例4的试验条件，但废水在塔内的停留时间改为5小时，日处理量为120吨废水/日，经处理后的水的COD降为90-120。COD去除率为90.6-88.2％。
实施例6多级环流曝气塔尺寸为塔高为15米，塔身直径为4米，内部设置有4根二级导流筒，塔身由碳钢制成，试验污水为石油化工综合废水，主要含有苯、甲苯、苯乙烯、环氧氯丙烷和环己酮等，COD为960-1200mg/l，采用连续操作，环境温度为室温，塔内水温为18-22℃，废水在塔内的停留时间为6小时，活性污泥的浓度为3-6g/l，经处理后水的COD降为80-140。COD去除率为86.2-91.6％。
权利要求
1.一种多级环流曝气塔，其特征在于该曝气塔包括塔身、上部扩大段和下部曝气头，整体塔高与塔身直径之比为H∶d＝4-10∶1，扩大段的高度h是塔高H的1/10-1/15，扩大段直径D与塔身直径d之比为D∶d＝1.1-1.5∶1；所述的塔体内置有多级导流筒，各级导流筒之间相互同轴固定，之间留有空隙；所述的曝气头置于导流筒底部。
2.如权利要求1所述的曝气塔，其特征在于所述的多级导流筒有1-6根。
3.如权利要求1所述的曝气塔，其特征在于所述的多级导流筒有2-4级。
全文摘要
本发明涉及一种多级环流曝气塔,包括塔身、上部扩大段和下部曝气头,整体塔高与塔身直径之比为H∶d=4－10∶1,扩大段的高度h是塔高H的1/10－1/15,扩大段直径D与塔身直径d之比为D∶d=1.1－1.5∶1。塔体内置有多级导流筒,各级导流筒之间相互同轴固定,之间留有空隙。曝气头置于导流筒底部。本发明设计的多级环流曝气塔,具有流体力学性能好、氧传递速率高等特点。与传统的曝气池相比,可使占地面积减小50%以上。
文档编号C02F3/12GK1359861SQ01139998
公开日2002年7月24日 申请日期2001年11月23日 优先权日2001年11月23日
发明者丁富新, 袁乃驹, 范轶, 王麒, 刘铮 申请人:清华大学