CN101428904A - 敞开式缺氧池的气提升循环流搅拌系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种敞开式缺氧池的气提升循环流搅拌系统，属于水资源保护技术领域。该系统在敞开式缺氧池内设置有垂直地面、相互平行的多个导流筒；每个导流筒的底部投影内都装有鼓风曝气器，上方覆盖着集气罩；集气罩内设消泡喷嘴，缺氧池外设有气液分离器，集气罩通过管道与气液分离器连接；在缺氧池的外部设有气泵，气泵通过管道分别与鼓风曝气器和气液分离器连接。该系统用集气罩收集排出气体，作为气源经气泵对缺氧池进行循环曝气，循环气体以氮气为主，在缺氧环境条件下实施搅拌。本发明所提供的系统不需要对敞开式缺氧池加盖密闭，节省建设成本；利用循环曝气搅拌与机械或水力搅拌相比，结构简单，操作方便，效率高、能耗低。

Description

敞开式缺氧池的气提升循环流搅拌系统

技术领域：

本发明属于水资源保护领域的一种生物反应器的新型搅拌系统，具体涉及一种敞开式缺氧池的气提升循环流搅拌系统。

背景技术：

缺氧或厌氧生物反应器，为呈污泥或生物膜形式的厌氧或兼性微生物提供没有分子态溶解氧的缺氧反应环境。随着环境质量控制标准的提高，缺氧生物反应器作为生物深度处理的必备环节应用日趋广泛。相对好氧生物处理而言，缺氧生物处理包含了不同的对象，且厌(缺)氧工艺更加节能，因此广泛应用于生物脱氮脱磷、高浓度有机废水处理和生物难降解废水的前置水解酸化。目前厌(缺)氧反应器主要有厌氧接触反应器和升流式厌氧污泥床(UASB)等形式。厌氧或兼性微生物与水中污染物混合越均匀，接触越充分，反应器的处理效率就越高。为了获得较好的处理效率，改善介质的混合状态，需要实施搅拌；常采用的方法有通气搅拌、机械搅拌和水力搅拌。机械和水力搅拌的搅拌强度大，作用力到达之处混合均匀，但能量消耗大，作用区域不均衡，容易存在死角和池底积泥；不但使反应器有效容积减小，并可能影响反应器的正常运行。UASB的污泥浓度和有机负荷高，水力停留时间短，靠发酵产生沼气的上升运动形成搅拌，但污泥床内产气量小，有短流现象，提供的搅拌能力差。使用鼓风方法的通气搅拌具有混合均匀和节能的优点，由于空气气源含氧，目前多用于好氧工艺。在缺氧反应环境下要使用气体介质进行搅拌，通常需在池体上部加盖，形成密闭空间，并充以沼气或氮气，防止缺氧环境的破坏。厌氧接触反应池，一般在池中安装了不同种类的填料，例如磁环、蜂窝类填料或悬索式纤维滤料等，并具有较大的池体尺寸；要在池体上部加盖，充以氮气形成密闭空间，加上安装配套气泵，不仅建设成本高，而且安装和维护操作难度也大。由于填料的存在，机械式搅拌器有时根本无法安装。因此目前用于水解酸化和生物脱氮的缺氧或厌氧接触反应池，多为敞开式结构，不设置搅拌或少量设有水力搅拌装置，造成敞开式缺氧接触反应池有效容积和反应效率较低。

发明内容：

为克服现有技术存在的不足，本发明提供一种敞开式缺氧池的气提升循环流搅拌系统，能方便地在污泥态(无填料)或生物膜态(有填料)厌(缺)氧反应池上加以应用。鼓风曝气时，利用液体中气含率差异形成压力差，造成的循环流动称为气提升。敞开式缺氧池的气提升循环流搅拌系统，用集气罩收集排出气体，作为气源经气泵对缺氧池进行循环曝气。缺氧池循环曝气的开工阶段，可能带入少量氧气，但由于池内污染物的作用，氧被迅速消耗，经气泵吹入的循环气体以氮气为主，在保持池内缺氧环境条件下实施搅拌。

本发明所提供的一种敞开式缺氧池的气提升循环流搅拌系统，该系统具体如下：

在敞开式缺氧池1内设置有垂直地面、相互平行的多个导流筒2，导流筒2的横断面是方形或圆形，导流筒2两端敞开，顶端淹没于水下，底端与池底部留有空隙；每个导流筒2的底部投影内都装有鼓风曝气器3，上方覆盖着集气罩4；集气罩4的下边缘浸没于水中，使集气罩内部气室与外部的大气隔开；敞开式缺氧池1外部设有气液分离器5，集气罩4通过管道与气液分离器5连接，集气罩收集的气体经过密闭的气液分离器除去水滴后，作为气泵6的气源；集气罩4内部设有消泡喷嘴8，通过管道接到工业水源；在敞开式缺氧池1的外部设有气泵6，气泵6通过管道分别与鼓风曝气器2和气液分离器5连接；气液分离器5的下部设有放空阀7，气液分离器5积累的液体定期经放空阀7排出。

本发明工作原理为：开动图中气泵6，向位于导流筒2底部的鼓风曝气器3鼓风曝气，由于导流筒的隔离作用，大量气泡聚集在导流筒内部，导流筒外部则没有气泡。在导流筒内外形成压力差的驱动下，由于水流可以轻易地经过导流筒上下流通，形成循环流动，这就是气提升循环流。鼓风曝气作用发生在导流筒内，水流的方向是向上的，因此称为升流区，导流筒外部水流的方向是向下的，因此称为降流区。若干个导流筒内同时进行鼓风曝气，多个循环流形成的升降流区使缺氧池内的介质得到充分搅拌，形成均匀混合。鼓风曝气的气泡在导流筒内部上升，逸出水面后，并不会四处扩散，而是被集气罩4所收集，收集到的气体经过气液分离器5脱水分离后，再次经过气泵6，实现循环鼓风曝气。集气罩4内部设有消泡喷嘴8，一般工业用水即可作为消泡水源使用，自消泡喷嘴8喷出的消泡水，能够破坏水面气泡，利于气体逸出。由于导流筒仅在侧面具有很薄的筒壁，以起到分隔内外的作用，因此该搅拌系统不会影响到缺氧池原有的构造和工作模式。对无填料的缺氧污泥池，该系统使污泥得到更好的搅拌，不会形成沉积。对有填料的缺氧生物膜滤池，生物膜滤料可以安装在导流筒内的升流区和导流筒外的降流区。导流筒也可以安装在生物膜滤料的框架上，制成整体构件。气提升循环流动可获得很高的循环流速，大大提高处理效率。与普通缺氧接触反应池相比较，不需要对敞开式缺氧池密闭加盖，节省建设成本；利用气体的循环曝气搅拌与机械或水力搅拌相比，结构简单，操作方便，处理效率高、能量消耗低。

附图说明：

图为敞开式缺氧池的气提升循环流搅拌系统结构示意图

图中：1：敞开式缺氧池；2：导流筒；3：鼓风曝气器；4：集气罩；5：气液分离器；6：气泵；7：放空阀；8：消泡喷嘴。

具体实施方式：

先以有填料的敞开式生物膜缺氧滤池为例，对本发明技术方案的具体实施方式进一步描述如下：见说明书附图，敞开式缺氧池1内导流筒2定制为方形，使用钢或工程塑料制作，其高度根据缺氧池水深确定，导流区域面积约占整个缺氧池水面面积的1/3～1/4，缺氧池内空间被导流筒分隔，导流筒内部是曝气升流区，导流筒外部是降流区。导流筒内外都安装了悬索式纤维滤料。导流筒底部安装了鼓风曝气器3。导流筒上方安装了集气罩4，用来收集逸出水面的气体，集气罩下部面积略大于导流筒的横截面，安装时集气罩下部边缘浸没于水面下，这样能够使集气罩内部气室与外部的大气隔开，防止内外气体扩散和混合。集气罩收集的气体通入气液分离器5除去水滴，保证气泵6的正常运行。气泵6从气液分离器上部抽取气体，送入导流筒2底部的鼓风曝气器3，形成气提升循环流，对该有填料的敞开式生物膜缺氧滤池实施搅拌。无填料的敞开式缺氧污泥池与上述实施方式基本相同，仅在不安装滤料上存在差别。

实施例：一个敞开式生物膜厌氧滤池，水深6m，缺氧池长宽尺寸为6m×4m。池中安装有“具有蜂窝胞壁断面结构的纤维滤料构件”(专利申请号200710019856.3)，作为处理焦化废水的前段厌氧反应池，接受不加稀释的高浓度焦化废水。废水流量22m³/h，进水COD平均浓度为2540mg/L，水力停留时间6.5h，无搅拌情况下出水COD平均浓度为2310mg/L。在该厌氧滤池中安装气提升循环流搅拌系统。将整个滤池平面按2×3的列阵看作6个2m×2m的方格，断面尺寸1.1m×1.1m的6个导流筒设在6个方格的中心，垂直地面、相互平行设置。每个导流筒内部面积1.21m²，鼓风曝气的升流区面积占总滤池平面面积的30％。导流筒使用3mm钢板制作，高度为5m，用50mm角钢支架支撑安装，导流筒底与缺氧池池底间距为0.5m。6个导流筒在顶部和中部有横档相互连接固定，以增加装置的稳定性。每个导流筒下方底部都安装微孔鼓风曝气器，气泵供气量40L/s，曝气空塔流速0.46cm/s，获得气提升循环流水力负荷9.5m³/m²h。集气罩安装在导流筒上方，底部边沿浸没于水下，距导流筒上沿0.2m处，集气罩底部断面尺寸为1.2m×1.2m。气液分离器是一个容积为0.6m³的圆柱形密闭容器，顶部有管道分别连接来自集气罩的集气管和通往气泵的进气管。底部设放空阀。气提升循环流搅拌系统正常工作后，出水COD平均浓度为1420mg/L，有机物去除率提高到5倍。由于产生的循环流水力负荷10倍于按进水流量计算的水力负荷，因此极大提高了厌氧滤池生物膜耐受焦化高浓度有毒有害废水的能力。

Claims (1)

1、一种敞开式缺氧池的气提升循环流搅拌系统，其特征在于该系统具体如下：

在敞开式缺氧池(1)内设置有垂直地面、相互平行的多个导流筒(2)，导流筒(2)的横断面是方形或圆形，导流筒(2)两端敞开，顶端淹没于水下，底端与池底部留有空隙；每个导流筒(2)的底部投影内都装有鼓风曝气器(3)，导流筒(2)上方覆盖着集气罩(4)，集气罩(4)的下边缘浸没于水中；敞开式缺氧池1外部设有气液分离器(5)，集气罩(4)通过管道与气液分离器(5)连接；集气罩(4)内部设有消泡喷嘴(8)，通过管道接到工业水源；在敞开式缺氧池(1)的外部设有气泵(6)，气泵(6)通过管道分别与鼓风曝气器(2)和气液分离器(5)连接；气液分离器(5)的下部设有放空阀(7)，气液分离器(5)积累的液体定期经放空阀(7)排出。

Images