CN102249431B - 垂直流跌水曝气装置 - Google Patents
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Abstract
本发明是关于一种厌氧出水垂直流跌水曝气装置，主要由布水器、多级跌水复氧槽、集水槽和支架组成，前三部分由上至下呈垂直立体固定在支架内，多级跌水复氧槽间距可以上下自由调整。多级跌水复氧槽为圆形或方形，槽内底部安装跌水盘，跌水盘开缝，跌水盘下表面设置止水环。该装置适合应用于生活污水厌氧--人工湿地处理工艺中，增加厌氧出水溶解氧浓度，提高人工湿地氨氮和总氮去除率。本装置针对溶解氧浓度低的水体，利用自然高程或者提升水泵富余扬程，增加后续处理工艺供氧量，降低强化曝气能耗。
Description
技术领域
本发明涉及一种垂直流跌水曝气装置，属于水污染控制和水处理领域。
背景技术
人工湿地技术起源于20世纪初期欧洲和美国，由于构造简单、施工方便、维护管理简便等优势逐步得到了广泛应用。发展到目前，先后出现了表面流湿地、水平潜流湿地、垂直潜流湿地和复合流垂直流湿地等形式，在我国应用最多的是潜流人工湿地。由于潜流人工湿地存在易壅堵、氨氮去除率低等缺点而不断加以改进。在潜流人工湿地处理技术中，由于湿地植物不能提供充分的氧气量，潜流人工湿地内部溶解氧浓度较低，通常小于1mg/L，限制湿地去除有机物的能力，而且在经过厌氧预处理后，湿地进水溶解氧浓度更低，氨氮硝化过程受限，反硝化过程缺少硝酸盐，脱氮能力较低。因此通过增加预处理以减轻进水有机物浓度，缓解堵塞，延长使用寿命。通过预曝气提高氨氮硝化过程，实现反硝化脱氮，提高氨氮去除率。通常的预曝气是通过曝气机向水体注入空气，提高水体溶解氧浓度，但存在能耗较大，运行费用较高等问题。
水体大气复氧理论之一是双膜扩散理论，该理论认为在气相和液相之间的界面上、下，存在气体和液体两层薄膜，无论水体紊动多么强烈，气膜、液膜总是存在，由于液膜分子扩散的阻力远大于气膜的阻力，故气体向液膜转移的速度受控于液膜内的分子扩散。可通过不断改变液体流态，更新液膜表面，实现液体快速充氧。中国专利200420112055.3中公开一种阶梯型跌水曝气装置。中国专利200510123147.0中公开一种多层跌水挡板构成的跌水曝气装置，跌水挡板上开圆孔。上述装置的缺陷在于液体流态变化不显著，水体跌落形成的水柱与空气的接触面积有限，仍需改进。
发明内容
本发明提供一种垂直流跌水曝气装置，采用自然跌水方式，利用势能完成预曝气，增加厌氧出水溶解氧浓度。
为实现上述目的，本发明包括如下技术方案：
一种垂直流跌水曝气装置，其包括进水管1、布水器2、多个跌水复氧槽3、集水槽5、出水管6和支架7；
该进水管1一端连接溶解氧浓度低或者未饱和的厌氧水源，另一端连接布水器2；布水器2位于垂直流跌水曝气装置顶部，固定在支架7上；
各跌水复氧槽3置于布水器2下方，在竖直方向上交叠放置，并固定在支架7上；各跌水复氧槽3底部水平方向设置跌水盘4，该跌水盘4上设有数个相互平行的开缝10；任意两个相邻跌水盘4开缝方向间的夹角为45～90°；
该集水槽5位于垂直流跌水曝气装置底部、各跌水复氧槽3下方，其底部连接出水管6。
如上所述的垂直流跌水曝气装置，其中，任意两个相邻跌水盘4开缝方向间的夹角优选为90°。
如上所述的垂直流跌水曝气装置，其中，两个相邻跌水盘4间的距离优选为10-20cm。
如上所述的垂直流跌水曝气装置，其高度优选为1.0m～1.5m。
如上所述的垂直流跌水曝气装置，其中，该跌水盘开缝10的缝隙宽度优选为2-5mm，相邻两个开缝间距优选为20-30mm。
如上所述的垂直流跌水曝气装置，其中，可以沿跌水盘4下表面外延设置止水环8。
如上所述的垂直流跌水曝气装置，其中，布水器2可采用开孔花管或花洒。
本发明的有益效果在于，本发明装置中多个跌水复氧槽竖直方向交叠排列，节省空间。通过跌水盘的开缝设计及相邻两级跌水盘开缝错位设置，使水体跌落形成的水柱与空气的接触面积增加。厌氧水体由顶部布水器均匀分布，经过多级跌水复氧槽逐级跌落溅洒在复氧槽内跌水盘内，经过每一级跌水复氧槽后不断改变跌落水帘、水滴或者水柱形状，破坏液膜表面张力，实现水体快速充氧复氧。水中溶解氧DO浓度可以由0.1mg/L升高到7mg/L。该装置结构简单，能耗低，可以作为低DO水体好氧处理前的预曝气，非常适合应用于农村生活污水厌氧--人工湿地处理工艺中，增加厌氧出水溶解氧浓度，提高人工湿地氨氮和总氮去除率。
附图说明
图1为实施例1的垂直流跌水曝气装置示意图。
图2复氧槽结构示意图。
图3为复氧槽结构俯视图。
具体实施方式
实施例1
图1所示为本发明一种优选实施方式的结构示意图，该装置包括进水管1、布水器2、多个跌水复氧槽3、集水槽5、出水管6和支架7。
进水管1一端连接溶解氧浓度低或者未饱和的厌氧水源，另一端连接布水器2。布水器2采用开孔花管，其位于垂直流跌水曝气装置顶部，并固定在支架7上。
各跌水复氧槽3置于布水器2下方，在竖直方向上交叠放置，并固定在支架7上。为了增加跌水曝气级数，复氧槽3高度为5-10cm。如图2和图3所示，各跌水复氧槽3底部水平方向设置跌水盘4，跌水盘与复氧槽3壁粘合无缝隙。两个相邻跌水盘4间的距离为10-20cm。为了形成均匀水帘效果，跌水盘4上设有数个相互平行的开缝10，缝隙宽度为2-5mm，相邻两个开缝间距为20-30mm。任意两个相邻跌水盘4开缝方向间的夹角为45-90°。沿跌水盘4下表面外延设置止水环8，以阻止水沿跌水盘下表面流出复氧槽。复氧槽3外壁设有支撑耳9，用于将复氧槽3固定在支架7上。
集水槽5位于垂直流跌水曝气装置底部、各跌水复氧槽3下方，其底部连接出水管6。
支架7为竖向的三根或四根角钢或者钢管制作，沿垂直方向在支架7上开孔，通过螺栓将复氧槽3固定在支架内，由于采用简单的螺栓固定，可以实现复氧槽3沿支架7上下自由移动和调整跌水级数。
垂直流跌水曝气装置整体高度为1.0m～1.5m，超过1.5m自然跌水充氧效果提高不明显。
装置运行时，厌氧出水或其它DO未饱和水体通过进水管1进入垂直流跌水曝气装置顶部，由布水器2将水体均匀分布后自由跌落入多级复氧槽3内，在跌落至跌水盘4过程中形成一层水帘，增大了气水接触面积，有利于自然复氧。当水到达下一级跌水盘时将改变原来水的形状，通过跌水盘4的缝隙后形成新的液膜，原液膜表层的DO阻力被消除，经过不断的跌落过程，实现快速充氧，最后饱和DO水体由集水槽5经出水管6排出，进入人工湿地等后续处理工艺中。
在高程允许的地区，厌氧出水或其它DO未饱和水体通过管道1自流进入垂直流跌水曝气装置，在高程落差不允许的地区，利用提升水泵富余扬程将水体送入跌水曝气装置，无须单独提升。
本跌水曝气装置可以设置于室内，解决冬季冰冻问题。
实施例2
利用实施例1中所述的装置，对厌氧滤池出水开展了跌水曝气试验。共设计10级复氧槽，其中，复氧槽高7cm，相邻两个跌水盘间距10cm，跌水盘开缝宽度为2mm，相邻两个开缝间距为25mm。表1为10次试验结果，随着级数的增加，溶解氧浓度逐渐增大，水中溶解氧DO浓度可以由0.1mg/L升高到7mg/L。
表1
| 次数\级数 | 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 |
| 1 | 0.15 | 0.51 | 2.12 | 3.33 | 3.19 | 4.67 | 4.19 | 5.79 | 6.48 | 6.61 | 6.86 |
| 2 | 0.11 | 0.49 | 0.85 | 2.78 | 4.13 | 4.52 | 5.13 | 5.75 | 6.05 | 6.59 | 6.89 |
| 3 | 0.08 | 0.23 | 1.25 | 1.62 | 2.74 | 2.2 | 3.5 | 4.6 | 5.24 | 6.07 | 5.77 |
| 4 | 0.11 | 0.28 | 0.62 | 1.48 | 2.51 | 3.55 | 4.5 | 5.41 | 5.87 | 6.48 | 6.76 |
| 5 | 0.1 | 0.35 | 0.95 | 1.48 | 2.96 | 4.12 | 5.18 | 5.81 | 6.26 | 6.74 | 7.2 |
| 6 | 0.07 | 0.36 | 1.02 | 1.95 | 3.14 | 4.08 | 5.04 | 5.7 | 6.15 | 6.4 | 6.75 |
| 7 | 0.07 | 0.14 | 0.68 | 0.86 | 2.58 | 3.97 | 4.67 | 5.12 | 5.99 | 6.39 | 6.77 |
| 8 | 0.09 | 0.35 | 0.42 | 0.89 | 1.82 | 2.86 | 3.84 | 5.12 | 5.82 | 6.5 | 7.09 |
| 9 | 0.08 | 0.15 | 0.26 | 0.42 | 1.38 | 3.02 | 4.68 | 5.7 | 6.7 | 7.49 | 7.76 |
| 10 | 0.12 | 0.25 | 1.39 | 2.58 | 5.27 | 5.97 | 6.51 | 7.4 | 7.79 | 8.44 | 9.04 |
| 平均(mg/L) | 0.10 | 0.31 | 0.96 | 1.74 | 2.97 | 3.90 | 4.72 | 5.64 | 6.24 | 6.77 | 7.09 |
Claims (6)
1.一种垂直流跌水曝气装置，其特征在于：其包括进水管(1)、布水器(2)、多个跌水复氧槽(3)、集水槽(5)、出水管(6)和支架(7)；
该进水管(1)一端连接溶解氧浓度低或者未饱和的厌氧水源，另一端连接布水器(2)；布水器(2)位于垂直流跌水曝气装置顶部，固定在支架(7)上；
各跌水复氧槽(3)置于布水器(2)下方，在竖直方向上交叠放置，并固定在支架(7)上；各跌水复氧槽(3)底部水平方向设置跌水盘(4)，该跌水盘(4)上设有数个相互平行的开缝(10)；任意两个相邻跌水盘(4)开缝方向间的夹角为45～90°；
该集水槽(5)位于垂直流跌水曝气装置底部、各跌水复氧槽(3)下方，其底部连接出水管(6)。
2.如权利要求1所述的垂直流跌水曝气装置，其特征在于：所述任意两个相邻跌水盘(4)开缝方向间的夹角为90°。
3.如权利要求1所述的垂直流跌水曝气装置，其特征在于：所述两个相邻跌水盘(4)间的距离为10-20cm。
4.如权利要求1所述的垂直流跌水曝气装置，其特征在于：所述装置高度为1.0m～1.5m。
5.如权利要求1所述的垂直流跌水曝气装置，其特征在于：所述跌水盘开缝(10)的缝隙宽度为2-5mm，相邻两个开缝间距为20-30mm。
6.如权利要求1所述的垂直流跌水曝气装置，其特征在于：沿所述跌水盘(4)下表面外延设置止水环(8)。
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| PB01 | Publication | ||
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Owner name: BEIJING WATER SCIENCE + TECHNOLOGY CO., LTD. Free format text: FORMER NAME: BEIJING INST. OF WATER CONSERVANCY SCIENCE |
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Address after: 100048 Beijing City, West Road, Haidian District, No. 21 Patentee after: BEIJING WATER SCIENCE & TECHNOLOGY INSTITUTE Address before: 100048 Beijing City, West Road, Haidian District, No. 21 Patentee before: Beijing Inst. of Water Conservancy Science |
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Granted publication date: 20121121 Termination date: 20140708 |
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