專利名稱:低能耗的深井曝氣廢水處理裝置的制作方法
本發(fā)明涉及廢水或污水的生物處理方法，特別涉及深井曝氣的生物處理裝置。
深井曝氣工藝具有一系列突出的優(yōu)點(diǎn)，受到廣泛地重視，深井曝氣槽是這種廢水處理方法的主要設(shè)備，廢水生化過程即在曝氣槽內(nèi)進(jìn)行。這種曝氣槽設(shè)備一般深50～150米、直徑0.4～6米，槽內(nèi)分隔成下降管和上升管兩部分，前者和后者可以是并列的、也可以是同心圓式結(jié)構(gòu)的。置于地下的曝氣槽多采用同心圓式結(jié)構(gòu)，它的中心下降管為直筒形，外殼和中心管之間的環(huán)形部分作上升管，曝氣槽上部所設(shè)的頂槽一般為圓形的。曝氣槽中的下降管內(nèi)部結(jié)構(gòu)是其關(guān)鍵部分技術(shù)，對(duì)這部分技術(shù)現(xiàn)有文獻(xiàn)中沒有披露。
曝氣槽的液體循環(huán)和運(yùn)行方式有以壓縮空氣為動(dòng)力的氣提循環(huán)和以水泵提升的機(jī)械循環(huán)。氣提循環(huán)中注入的壓縮空氣既為液體循環(huán)流動(dòng)提供推動(dòng)力，又為廢水的生化作用過程提供必需的氧。啟動(dòng)后，液體循環(huán)運(yùn)行時(shí)，廢水和回流污泥從曝氣槽下降管頂部加入，空氣由設(shè)在該管適當(dāng)深度的通氣點(diǎn)引入并且按照亨利溶解定律，在隨循環(huán)液流下降的過程中逐漸溶入水中。混合液流到達(dá)槽底后轉(zhuǎn)變運(yùn)動(dòng)方向，沿上升管向上流動(dòng)，與此同時(shí)溶入水中的空氣逐漸重新釋放出來、由槽的頂部排出而進(jìn)入大氣，大部分液體經(jīng)過頂槽然后返回下降管與從頂部加入的廢水及回流污泥的進(jìn)料液相匯合，其生化和循環(huán)過程連續(xù)不斷地進(jìn)行。曝氣槽頂槽設(shè)出水口，被處理的出水經(jīng)脫氣和固液分離后，合格水排放，污泥大部分回流。
運(yùn)行使用結(jié)果表明，這種深層曝氣處理裝置具有氧傳遞效率高，液體混合及循環(huán)的動(dòng)力效率高以及污泥轉(zhuǎn)化率低等特點(diǎn)，因而特別適用于食品加工、化工、造紙和制藥等工業(yè)部門，對(duì)高濃度廢水進(jìn)行處理。然而對(duì)于低濃度有機(jī)廢水的處理或者小孔徑曝氣管的設(shè)備，卻因?yàn)槟芎妮^大而導(dǎo)致經(jīng)濟(jì)效益不夠理想;對(duì)于曝氣槽的出水在進(jìn)入沉淀池固液分離之前，幾乎都采用真空脫氣，使得設(shè)備電耗不易降低。
本發(fā)明的目的是提供一種能耗低、運(yùn)行可靠、處理效果良好的深井曝氣槽廢水處理裝置。
本裝置采取了以下的改進(jìn)設(shè)置曝氣槽下降管內(nèi)與頂槽內(nèi)壁所限制的空間相聯(lián)通的側(cè)向內(nèi)循環(huán)通道;設(shè)置位于下降管適當(dāng)深處的氣液紊流器;在下降管內(nèi)的頂部設(shè)置防噴板，配備曝氣槽出水的脫氣裝置以及合理的廢水輸送設(shè)備和管道。因而發(fā)揮了裝置的廢水處理能力，實(shí)現(xiàn)了降低能源消耗并且對(duì)低濃度廢水處理也取得良好的經(jīng)濟(jì)技術(shù)效果。
本裝置所提供的深井曝氣廢水處理裝置設(shè)施，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、氣提循環(huán)效果好、氣液紊流劇烈、氧的利用率高、運(yùn)行管理方便的特點(diǎn)。在本發(fā)明實(shí)施時(shí)，具有如下良好的效果(1)不但具有一般的深井曝氣裝置占地省、廢水處理負(fù)荷能力大、無污泥膨脹問題和地下曝氣槽受氣溫影響小的優(yōu)點(diǎn)，而且對(duì)低濃度廢水處理也取得良好效果，其動(dòng)能消耗低，例如處理1M3廢水的電耗可降為0.32度;折合處理1Kg BOD的電耗為0.94～1.3度;
(2)裝置的負(fù)荷能力大，處理廢水的耐沖擊負(fù)荷性能好，處理廢水快速、高效;
(3)裝置氧化能力強(qiáng)、處理后的排放水無臭氣，并且處理過程的剩余污泥產(chǎn)量低;
(4)裝置的設(shè)備簡(jiǎn)單，投資較省，運(yùn)行和管理方便。
以下結(jié)合實(shí)施例及其附圖，對(duì)本發(fā)明的裝置作詳細(xì)描述;
圖1是本發(fā)明的一種實(shí)施例深井曝氣槽內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖;
圖2是圖1曝氣槽的俯視圖;
圖3是圖1曝氣槽下降管道的結(jié)構(gòu)示意圖;
圖4是圖3下降管中氣液紊流器的正視圖;
圖5是圖4氣液紊流器氣體噴出部件的仰視圖;
圖6是圖4氣液紊流器氣體噴出部件噴咀的縱剖面示意圖。
圖7是與圖1深井曝氣槽配套的脫氣池、表曝機(jī)的示意圖。
參照?qǐng)D1和圖2，本裝置的深井曝氣槽10包括頂部的頂槽2和下部的深井外殼3。外殼3和下降管4為同心圓結(jié)構(gòu)下降管4的頂端是廢水和回流污泥的進(jìn)入口1，下降管4的下端延伸到接近外殼3的底部位置;下降管4與深井外殼3之間的環(huán)形部分是上升管。被處理廢水從下降管4的頂端入口1進(jìn)入曝氣槽10，經(jīng)過內(nèi)循環(huán)回流，從曝氣槽出口19流到其他處理設(shè)備。
在頂槽2內(nèi)部接近底部的位置，設(shè)置有下降管4的側(cè)向內(nèi)循環(huán)通道6，它的一端與下降管聯(lián)通，另一端是它的進(jìn)口7。進(jìn)口7接近頂槽2的側(cè)壁并且保持有適當(dāng)?shù)拈g隙距離。為了延長(zhǎng)處理水在頂槽2的停留時(shí)間，提高水中廢氣泡的脫除效果，側(cè)向內(nèi)循環(huán)通道6沿其側(cè)向的軸線作延伸，同時(shí)頂槽2設(shè)計(jì)為長(zhǎng)方形結(jié)構(gòu)，如圖2所示。頂槽2的長(zhǎng)度方向與側(cè)向內(nèi)循環(huán)通道6的軸線方向相一致，其長(zhǎng)度與寬度的比值可以取為(1.5～2)∶1。根據(jù)需要上述側(cè)向內(nèi)循環(huán)通道6還可以設(shè)計(jì)為兩個(gè)或者兩個(gè)以上，例如可以設(shè)計(jì)為兩個(gè)，即以下降管4為中心、在互為180°的兩個(gè)方向，設(shè)置兩個(gè)方向相反的側(cè)向內(nèi)循環(huán)通道6;同時(shí)頂槽2設(shè)計(jì)為相應(yīng)的長(zhǎng)方形結(jié)構(gòu)。
在下降管深度的1/2～1/3位置，設(shè)置了氣液紊流器8，壓縮空氣通過它與下降管4中的液流混合，并且為液流的循環(huán)提供驅(qū)動(dòng)動(dòng)力。由于氣液紊流器的作用，使下降管道中的液流達(dá)到很高的雷諾數(shù)，產(chǎn)生劇烈地紊流，因而使深井曝氣槽的動(dòng)力消耗很低而氣提效果好，氣液混合均勻，氧的利用率高。
為了防止井噴，在下降管4的頂部?jī)?nèi)管壁設(shè)置了防噴板5。防噴板5與管壁傾斜地安裝，其傾斜方向與液液下降的方向一致，它的上端邊沿與管壁連接，它的下端邊沿與管壁保持適當(dāng)間隙;所設(shè)置的多個(gè)防噴板5，其上下位置和傾斜方向相互錯(cuò)開，如圖1的上部所示。進(jìn)口1流入的液體經(jīng)過前一個(gè)防噴板5的上沿、下沿以及下沿與管壁之間的間隙，到達(dá)后一個(gè)防噴板5的上沿，順序向下流動(dòng)，當(dāng)液體反向流動(dòng)或發(fā)生井噴時(shí)，防噴板5將對(duì)其產(chǎn)生阻力。
參照?qǐng)D3，氣液紊流器8包括設(shè)置在下降管4適當(dāng)深度的壓縮空氣噴出部件9，和設(shè)置在上述噴出部件下方的下降管道的一段縮頸管18。氣流從一個(gè)或數(shù)個(gè)噴嘴噴向下降液流，縮頸管18的形狀為中間狹小而兩端擴(kuò)大的反腰鼓形。由噴出的高速氣流推動(dòng)液流向下運(yùn)動(dòng)，為其推供循環(huán)動(dòng)力;液流經(jīng)過縮頸管18，速度發(fā)生較大變化，容易形成渦流，因而使下降管內(nèi)紊流劇烈，同時(shí)只要較小的供氣量就可實(shí)現(xiàn)上述循環(huán)。氣液紊流器8的供氣量一般小于廢水處理的生化需氣量，因此根據(jù)進(jìn)口1的進(jìn)水BOD總量可以來選擇決定恰當(dāng)?shù)墓饬?，使曝氣?0的運(yùn)轉(zhuǎn)動(dòng)力消耗降低。
參照?qǐng)D4和圖5，氣液紊流器8的壓縮空氣輸氣管道11，將壓縮空氣送到噴咀12，通過噴口13噴向循環(huán)液流。噴咀12的軸線與下降管4的軸線基本平行，噴咀的噴口端部14位于下降管的縮頸管18的上沿17附近，如圖4所示。
壓縮空氣噴出部件9，包括有輸氣管道11和噴咀12。一般情況噴咀12的個(gè)數(shù)為1個(gè)以上，根據(jù)需要可以選取為8個(gè)或者更多個(gè)。本裝置的輸氣管道11的結(jié)構(gòu)如圖5所示，它為呈環(huán)狀的圓形管道，在管道上均勻分布安裝有6個(gè)噴咀12，壓縮空氣從輸氣管道11輸入，經(jīng)過各個(gè)噴咀，噴向液流。
參照?qǐng)D6，噴咀12具有流線形的端部14和身管部分15。其噴口13位于端部，并且與噴咀的軸線方向相一致。
參照?qǐng)D7，本裝置的設(shè)施中，與曝氣槽10相配套的脫氣裝置20，采用脫氣池21以及安裝在脫氣池21中的具有脫氣，充氧作用的表曝機(jī)22。曝氣槽的出水口19與脫氣池21聯(lián)通，脫氣池出水口25可與沉淀池聯(lián)通。處理水經(jīng)過葉輪23的旋轉(zhuǎn)作用，使脫氣池21和其后的二沉池中保持較高的溶解氧，因而生化作用有條件能繼續(xù)進(jìn)行，同時(shí)防止二沉池的厭氧化和臭氣。表曝機(jī)22的電能消耗大大低于真空脫氣裝置的電能消耗。
如上所述廢水處理裝置的工業(yè)方面的使用實(shí)施例，可用于食品、罐頭、啤酒、酒精、味精、豆制品、淀粉等多種廢水處理，或者其他有機(jī)污水處理。其工程總投資額低于或大大低于國(guó)內(nèi)普通活性污泥法或者國(guó)外深井曝氣處理低濃度廢水裝置的投資額;其設(shè)計(jì)、運(yùn)轉(zhuǎn)和廢水處理效果的情況如下實(shí)施例的被處理廢水包括食品加工車間的生產(chǎn)廢水，生活污水和雨水等，其廢水水質(zhì)水量見表1，廢水的BOD數(shù)值小于500，廢水的處理量可達(dá)每天2000立方米;
裝置的主要設(shè)備包括集水池、調(diào)節(jié)池、深井曝氣槽、脫氣池、以及其配屬的廢水提升泵、空氣壓縮機(jī)、脫氣機(jī)、污泥回流泵等，廢水經(jīng)過格柵和集水井、調(diào)節(jié)池去除大顆粒的固態(tài)物、沉砂并且由調(diào)節(jié)池調(diào)節(jié)廢水的水質(zhì)水量、均衡設(shè)備負(fù)荷，為了節(jié)省占地調(diào)節(jié)池可設(shè)計(jì)為高位池，使用普通揚(yáng)水泵作為廢水提升泵，將廢水送入高位調(diào)節(jié)池，廢水處理的其他流程采用高度位差自流輸送，而在曝氣槽內(nèi)部利用空氣壓縮機(jī)作氣提循環(huán)的動(dòng)力，各主要設(shè)施的容量列于表2;
廢水在工藝的各處理設(shè)備中，水質(zhì)測(cè)試值列于表3;
不同廢水流量時(shí)的處理效果列于表4;
本裝置可以發(fā)揮深井曝氣槽的設(shè)備能力，在水力負(fù)荷超過設(shè)計(jì)水量(45M3/hr)的80%、設(shè)備容積負(fù)荷為設(shè)計(jì)負(fù)荷的1.45倍的情況下，處理水CODcr值仍為33.0mg/l以下;
本裝置在兩個(gè)多月的連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，廢水的水質(zhì)水量大幅度變化，而處理水的各項(xiàng)要求，均符合有關(guān)的排放標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)生產(chǎn)和社會(huì)都取得了良好的效益，連續(xù)運(yùn)行的測(cè)試結(jié)果見表5;
如上所述，本裝置達(dá)到了深井曝氣的一般效果，同時(shí)也適用于低濃度廢水的處理，其能耗低，按50M3/小時(shí)，日處理水量1100M3/天測(cè)定的動(dòng)力消耗列于表6;
采用表曝機(jī)，增強(qiáng)脫氣效果、降低能耗，其脫氣和充氧能力的測(cè)定值列于表7;
本裝置的污泥產(chǎn)率低，約為0.19Kg/Kg BOD，比較一般處理方法的0.5～0.6數(shù)值要低得多，因而節(jié)約了設(shè)備投資的和運(yùn)轉(zhuǎn)及最終處理的費(fèi)用，其測(cè)定值列于表8;
根據(jù)美國(guó)EPA1982年發(fā)表的Techology assessment of the deep shaft biological reactor PB82-23779，第51頁表10所提供的動(dòng)力消耗數(shù)據(jù)，與本發(fā)明所取得的結(jié)果比較，列于表9。
＊地區(qū)自來水色變度為18～22°
注曝氣槽內(nèi)D為7.8mg/l，槽內(nèi)污泥濃度4.0g/l
權(quán)利要求
1.一種廢水處理裝置，包括上部有頂槽、下設(shè)處理水上升管及下降管的深井曝氣槽和脫氣裝置，其特征是曝氣槽10的下降管4設(shè)有與頂槽2內(nèi)壁所限制的空間相聯(lián)通的側(cè)向內(nèi)循環(huán)通道6，下降管4的深處設(shè)置氣液紊流器8。
2.如權(quán)利要求
1所述的裝置，其特征是所述側(cè)向內(nèi)循環(huán)通道6的進(jìn)口7設(shè)置在頂槽2內(nèi)接近底部的位置，側(cè)向內(nèi)循環(huán)通道6沿其側(cè)向軸線延伸。
3.如權(quán)利要求
1或2所述的裝置，其特征是所述頂槽2為長(zhǎng)方形結(jié)構(gòu)，它的長(zhǎng)度方向與側(cè)向循環(huán)回流通道6的軸線延伸方向一致。
4.如權(quán)利要求
1所述的裝置，其特征是所述氣液紊流器8設(shè)置的位置在下降管4內(nèi)的1/2～1/3深度處。
5.如權(quán)利要求
1所述的裝置，其特征是所述氣液紊流器8包括壓縮空氣的噴出部件9和設(shè)置在噴出部件9下方的下降管道的一段縮頸管18。
6.如權(quán)利要求
5所述的裝置，其特征是所述壓縮空氣噴出部件9包括環(huán)狀的輸氣管道11和與輸氣管道11聯(lián)通的噴咀12。
7.如權(quán)利要求
6所述的裝置，其特征是所述噴咀12的軸線與下降管4軸線基本平行，壓縮空氣噴出部件9有多個(gè)噴咀12或噴口13。
8.如權(quán)利要求
1或4所述的裝置，其特征是所述的下降管道一段縮頸管18的縱截面呈反腰鼓形。
9.如權(quán)利要求
1所述的裝置，其特征是所述下降管4內(nèi)的頂部設(shè)有多塊防噴板5，防噴板5與下降管軸線方向相傾斜設(shè)置。
10.如權(quán)利要求
1所述的裝置，其特征是所述脫氣裝置包括脫氣池21和具有脫氣、充氧作用的表曝機(jī)22。
專利摘要
低能耗的深井曝氣廢水處理裝置涉及廢水生物處理裝置，包括曝氣、脫氣和固液分離工藝設(shè)備。所提出的改進(jìn)的深井曝氣槽下降管結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)包括高效氣液紊流器、側(cè)向內(nèi)循環(huán)通道和防噴板，以及與曝氣槽配套的脫氣裝置。本裝置有利于降低能耗，提高凈化效果，阻擋井噴，可以用于各種濃度的城市污水和工業(yè)有機(jī)廢水的凈化處理。
文檔編號(hào)C02F3/22GK86106359SQ86106359
公開日1988年3月30日 申請(qǐng)日期1986年9月17日
發(fā)明者張明友, 陳祖義 申請(qǐng)人:上海市環(huán)境保護(hù)科學(xué)研究所導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan