专利名称：竖向受限曝气污水处理工艺及装置的制作方法
技术领域：
本发明是涉及污水处理技术及设备。
目前污水处理中的曝气方法，从动力学观点看有重大缺点其一是曝气不均匀，由于曝气头不是沿曝气池底部全面布设，而是布设在某一个区域内；没有布设曝气头区域的污水，是靠曝气气泡造成的循环水流带到曝气区进行曝气，或者由循环水流的扩散作用，使已曝气充氧的水体扩散到没布曝气头区域，为这些区域的污水生化反应提供溶解氧。在这种流动状态下水流必然存在死区，死区的水很难被带到主流区，而已曝过气的水也很难扩散到死区。为了把死区的污水也处理好，就要增长曝气时间，使污水在设备内停留时间加长，导致处理设备体积庞大，而使基建设投资过高。其二是从微孔曝气头喷出来的小气泡能很快长大，使气泡在水中停留时间短，导致氧在水中的转移率过低，曝气的动力效率很低。这样不仅能耗高，而且严重地影响污水处理效果。
本发明的目的是提出一种竖向均匀受限曝气污水处理工艺及装置，克服了目前污水处理中的缺点，消除了曝气死区并限制气泡很快长大，大幅度地减少了曝气时间及曝气池体积，提高污水的处理效率，大幅度节省投资，降低能耗。
本发明是在现有的污水曝气处理技术的基础上，在污水进入曝气池前，先在混合器中与回流污泥充分混合；曝气池中由隔板分隔为多级竖向廊道，其底部布满曝气头，污水经曝气池充分曝气后进入絮凝池絮凝，最后进入沉淀池内沉淀，上清液排出，部分污泥回流循环使用，其特征在于1、回流污泥和污水混合后进入混合器1，经混合器1中的多层多孔板作用，使回流污泥分散与污水得到充分均匀混合；经混合后的污水进入曝气池2，池内用隔板分隔成多级竖向廊道，池底部均匀布满曝气头7，污水经过竖向廊道内的竖向多管式的曝气受限器8，对污水进行受限曝气；曝气后的污水进入絮凝池3，絮凝池3的廊道内布有多层格网6，加速絮凝过程；絮凝后的污水最后进入沉淀池4内，沉淀池内设有小间距斜板沉淀设备5，加速污泥絮体颗粒沉淀，完成污水处理；2、竖向受限曝气污水处理装置的混合器1由管体和管内设有多层多孔板组成，混合器1与曝气池2联接，曝气池2内用隔板分隔成多级竖向廊道，竖向廊道内设有竖向多管式曝气受限器8，曝气池2的底面上均匀布满曝气头7，曝气池2与絮凝池3相联，絮凝池3的廊道内设有多层格网，絮凝池3与沉淀池4联接，池内布有小间距斜板沉淀设备5。其中小间距斜板沉淀设备5的斜板间距为10-30毫米。
本发明的工作原理混合器混合器1是由圆管及管内有多层多孔板组成，它利用水流通过多层多孔板的惯性作用产生强烈的湍流剪切力，可以破碎回流污泥中活性污泥絮体，使之变为小尺度高比表面积状态；利用过孔水流的惯性作用，完成细小活性污泥絮体与污水的宏观混合；利用过孔水流形成的微涡旋的惯性作用，完成活性污泥向水体细部的混合与扩散(亚微观的混合和扩散)。
沿曝气池的底部均匀布满微孔的曝气头传统的曝气方法，曝气头均在曝气池局部地方布设，因此存在曝气死区，这部分的污水需靠曝气气泡流造成的循环水流带到曝气区，或是已曝气充过氧的污水扩散到曝气死区为其提供生化所需的溶解氧。这样就大大增大了曝气时间，大大地增大曝气池体积，也大大增大了曝气量。由于沿曝气池内底部均布满曝气头7，就可以消除曝气池内死区，形成了均匀曝气，可以大幅度地节省曝气时间与曝气池体积。
曝气受限器曝气受限器是利用填料把曝气池的竖向廊道的流动通道变成很多小尺度的竖向通道。上升气泡流在上升过程中，使水流产生扰动，而水流的扰动受到曝气受限器流动通道尺度的限制，产生强烈的湍流剪切作用，这一作用不仅限制了气泡尺度长大，也限制了活性污泥絮体长大，使它们均处于高比表面积状。由于流动空间尺度减少，其中水流产生的高强度剪切，再加上微小气泡上升的动力作用，在曝气受限器中形成了高比例的微涡旋，由于微涡旋的惯性效应而大幅度地提高了曝气受限器中亚微观传质速率，大幅度地提高了氧的转移速率与生化过程的速率。
絮凝池廊道中的格网利用过网水流通过格网速度变化产生的惯性效应，利用格网后面产生的微涡旋的惯性效应，大幅度地增加了活性污泥絮体碰撞机率，大大加速了其絮凝的过程。
小间距斜板沉淀设备小间距斜板沉淀设备沉淀距离短，在同一时间可以使更小的污泥絮体颗粒沉淀下来，小间距斜板使流动空间尺度减少，增加了粘性力与惯性力比例，抑制了湍流脉动，有利于小尺度污泥絮体沉淀；小间距斜板增加通过水流的水头损失，使沉淀池布水均匀有利沉降；小间距斜板排泥性能好，斜板间不产生积泥。加快沉淀过程。
在污水处理过程中，部分污泥回流与经过初步沉淀后的污水混合后进入混合器1，经过充分混合后，污水进入曝气池2内，首先经过竖向廊道中的曝气受限器8，由于产生强烈的湍流剪力作用，限制了气泡尺度长大和活性污泥絮体长大，使他们均处在高比表面积状态，加上曝气池的竖向廊道底面均匀布满曝气头，使污水在竖向廊道中均可充分曝气，克服过去一般曝气池内曝气死区。经曝气后的污水进入絮凝池内，经其内的絮凝廊道内的多层网格，加速絮凝过程。污水最后进入沉淀池4，经沉淀池4内小间距斜板沉淀设备，使更小的污泥絮体颗粒沉淀下来，完成污水处理。
本发明与现有技术相比有如下优点一、由于利用管式多孔板的混合器，造成的水流的高强度湍流剪切力，使回流活性污泥被分散为小尺度细小活性污泥絮体与污水进行宏观混合，并完成其亚微观的混合与扩散。
二、气流在竖向廊道内受到曝气受限器的壁面约束，实现受限曝气，克服目前的自由曝气缺点。曝气受限器内，气泡上升对水流的扰动远大于自由曝气对水流的扰动，可以大幅度增加了传质速率与氧的转移速率，降低了能耗，其能耗约为传统工艺的十分之一。曝气池底面均匀布满曝气头，使水流在竖向廊道中均能曝气，克服过去曝气池内的曝气死区，形成均匀曝气，可以大幅度地节省曝气时间和曝气池体积，其污水停留时间仅为传统的工艺的1/4-1/6。
三、絮凝廊道布有多层格网，可以大幅度地增加活性污泥絮体碰撞机率，加速其絮凝过程。
四、小间距斜板沉淀设备，可以使更小的污泥絮体颗粒沉淀，加速污水沉淀效率。
图1是本发明工艺流程图；图2是本发明的总体装置结构图；图3是本发明的混合器剖视图。
具体实施例方式竖向受限曝气污水处理工艺及装置，是在现有曝气水处理工艺及装置的基础上，在污水进入曝气池前，污水和部分回流污泥汇合后先经过混合器进行混合，进入曝气池后，先经过竖向廊道，在廊道中布有曝气受限器和曝气池底部均布满曝气头，使污水充分均匀曝气，曝气后的污水进入絮凝池3，经此絮凝廊道中的多层网格，加速絮凝。最后进入沉淀池，经小间距斜板设备，可使微小絮体沉淀，完成污水处理。其中混合器1是管式，管内设有多层多孔板，管可用钢管、塑料、玻璃钢制成，多孔板用钢材、塑料、玻璃钢等加工而成；曝气池2可根据污水处理的需要，可以用钢板、混凝土制成，其池内用隔板分隔成多级竖向廊道。絮凝池3用钢板和混凝土制成，也可与曝气池联成一体，其絮凝池3的廊道中设有多层用钢材或塑料等材料制成的格网6；曝气受限器8根据要求可用一定形状的塑料片材组合起来构成的多个小尺度的竖向通道，或用塑料管束组成的多个小尺度的竖向通道。沉淀池4可用钢板或混凝土制成，小间距斜板设备是用塑料片材及由塑料异型材构成的肋条组合成，间距在10-30毫米的斜板沉淀设备。曝气头7选用件。
将混合器1与曝气池2联接，池内的竖向廊道内设有曝气受限器8，池底面均匀布满曝气头7，絮凝池4的廊道内布设网格6，絮凝池4分别与曝气池2、沉淀池4相接，沉淀池4内布设小间距斜板沉淀设备5，沉淀池用管路与混合器前的管道相联，组成竖向受限曝气处理装置。污水与回流部分污泥同时进入混合器1，进行混合，污水经曝气池竖向廊道进行曝气，再进入絮凝池进行絮凝，最后进入沉淀池，经小间距斜板沉淀设备进行沉淀，上清液排出，并排出污泥，部分污泥回流循环使用，完成污水处理。
权利要求
1.一种竖向受限曝气污水处理工艺，污水经初沉淀后，进入曝气池内进行曝气，曝气池内有曝气头，最后经过沉淀，上清液排出，部分污泥回流循环使用，其特征在于a、回流污泥和污水混合后进入混合器(1)，经混合器(1)中的多层多孔板作用，使回流污泥分散与污水得到充分均匀混合；b、经混合后的污水进入曝气池(2)，池内用隔板分隔成多级竖向廊道，池底部均匀布满曝气头(7)，污水经过竖向廊道内的竖向多管式的曝气受限器(8)，对污水进行受限曝气；c、曝气后的污水进入絮凝池(3)，絮凝池(3)的廊道内布有多层格网(6)，加速絮凝过程；d、絮凝后的污水最后进入沉淀池(4)内，沉淀池内设有小间距斜板沉淀设备(5)，加速污泥絮体颗粒沉淀，完成污水处理。
2.一种竖向受限曝气污水处理装置，包括沉淀池、曝气池、曝气头，其特征在于混合器(1)由管体和管内设有多层多孔板组成，混合器(1)与曝气池(2)联接，曝气池(2)内用隔板分隔成多级竖向廊道，竖向廊道内设有竖向多管式曝气受限器(8)，曝气池(2)的底面上均匀布满曝气头(7)，曝气池(2)与絮凝池(3)相联，絮凝池(3)的廊道内布有多层格网，絮凝池(3)与沉淀池(4)联接，池内布有小间距斜板沉淀设备(5)，组成竖向受限曝气污水处理装置。
3.根据权利要求2所述的竖向受限曝气污水处理装置，其特征在于所说的小间距斜板沉淀设备(5)，其斜板的间距为10-30毫米。
全文摘要
竖向受限曝气污水处理工艺及装置，由混合器、曝气池、絮凝池、沉淀池组成，其中曝气池内竖向廊道中有曝气受限器，池底面均布满曝气头；絮凝池的廊道中设有多层网格；沉淀池内有小间距斜板设备。污水与回流污泥进入混合器进行分散混合，进入曝气池后，经竖向廊道内进行受限曝气，曝气后进入絮凝池，经多层网格加速絮凝，污水最后经沉淀池内的小间距斜板进行沉淀，完成污水处理。本发明大幅度节省曝气时间和曝气池体积，降低能耗。
文档编号C02F9/00GK1167090SQ9610783
公开日1997年12月10日 申请日期1996年5月31日 优先权日1996年5月31日
发明者王绍文 申请人:王绍文