CN102531208B - 一种用于污水处理的非等径分流式微孔曝气管系 - Google Patents

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Abstract

本发明一种用于污水处理的非等径分流式微孔曝气管系，属污水处理微孔曝气管设备领域，本设计由微孔曝气主管和微孔曝气支管组成，微孔曝气主管是由多段长度相同而内径不同的微孔曝气直管按其内径由小至大依次连接而成的直管，微孔曝气支管是在两个相邻不同内径微孔曝气直管之间对称连接的微孔曝气环管，微孔曝气主管平行间隔设置，在其大内径管口端对称连接在输气干管两侧，设置于曝气池中，本微孔曝气主管和支管管系设计，提高了传质效率，产生强环状搅拌作用，确保了曝气池水体中的溶解氧在水平方向和垂直方向上的均匀分布，并明显增加微孔曝气管系所产生的气泡的服务范围，故能相应减少微孔曝气管的布置密度，节省材料，方便实施。

Description

一种用于污水处理的非等径分流式微孔曝气管系
技术领域
本发明一种用于污水处理的非等径分流式微孔曝气管系，属污水处理微孔曝气管设备领域。
背景技术
城市污水处理过程的大部分能耗都集中于好氧处理过程中，提高曝气充氧系统的效率成为污水厂运行管理的关键。现行的曝气方法主要有：鼓风曝气、机械曝气以及两者相结合的鼓风-机械曝气。鼓风曝气系统中的微孔曝气系统因其曝气效率较高，适应性较强，应用最为广泛。作为微孔曝气系统的关键设备——微孔曝气扩散装置主要功能是对气泡尺寸和分布进行控制，其配气和布气能力直接影响到微孔曝气系统的性能。目前常见的微孔曝气扩散装置主要有两类：微孔曝气管和微孔曝气盘。微孔曝气管相对于微孔曝气盘服务面积更大，受曝气池池型的影响不大，形成的气泡更小，溶解氧的传质效率更高，能耗更低，而且噪音较小，成本更低。因此，微孔曝气管的应用越来越广泛，尤其是新建的污水处理厂的曝气池多采用微孔曝气管。
传统的微孔曝气管多为等内径、等微孔孔径和等开孔率的直管，其应用于曝气池中一般都采用微孔曝气管组的形式，即空气依次经曝气主干管和曝气干管，最后再进入微孔曝气管。各微孔曝气管在管组中一般布置较密。传统的微孔曝气管在实际运行中主要存在以下问题：(1)传统的微孔曝气管因其等内径、等孔径和等开孔率导致曝气后水中的溶解氧沿水平方向上分布不均匀。在曝气过程中空气在传统的微孔曝气管中由起端流动到末端的过程中，由于沿程阻力和部分气泡的释放，导致该管管中的压力不断减小，但因该管起、末端管内径、管道表面的微孔孔径和开孔率相同，因此起端和末端产生的初始微气泡的内部压力不相同，故其在水中的上升速度也不同，从而导致微孔曝气管起、末端气泡与水的接触时间不同，故微孔曝气管起、末段曝气效果不同，相应位置水体中的溶解氧也不同，这样使得整个水池中的溶解氧沿曝气管长度方向上分布不均匀，即水体中的溶解氧沿水平方向上分布不均匀，影响曝气池的处理效果。(2)传统的微孔曝气管因其管道形状为直线，故各曝气管产生的气泡在水中上升轨迹为相互平行的直线，因此气泡在横向和纵向上的搅动能力不强，导致气泡紊动扩散作用不强，曝气后水中溶解氧沿垂直方向上分布不均匀。根据气液传质理论，曝气传质扩散包括气液界面相际传质、气泡的紊动扩散两阶段，即氧气先从气泡传入水体中，再经过气泡的搅动使得氧气在整个水体中均匀分布。因此，传统的微孔曝气管为直线形导致其所产生的气泡在水中上升的过程中主要发生气液界面相际传质，而气泡在水体中的紊动扩散作用较弱，即水体中的溶解氧沿垂直方向上分布不均匀，影响曝气池的处理效果。(3)在实际应用时，传统的微孔曝气管布置管道较密，工程费用较高。为使微孔曝气管所产生的气泡能尽可能的覆盖整个曝气池，传统的微孔曝气管因其形状为直线形，故只能增加管道的布置密度才能达到要求。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于污水处理的非等径分流式微孔曝气管系，以提高污水处理中的微孔曝气的传质能力和曝气效果。
本发明非等径分流式微孔曝气管系，由微孔曝气主管和微孔曝气支管组成，微孔曝气主管和微孔曝气支管管壁均开设有通透的曝气微孔，微孔曝气主管是由多段长度相同而内径不同的微孔曝气直管按其内径由小至大依次连接而成的直管，微孔曝气支管是在两个相邻不同内径微孔曝气直管之间对称连接的微孔曝气环管，微孔曝气主管平行间隔设置，在其大内径管口端对称连接在输气干管两侧，设置于曝气池中。
上述多段内径由小至大依次连接的微孔曝气管主管，其各段直管管内径之比依次为1∶2∶3∶4∶…∶N，其中N为内径由小至大依次连接的微孔曝气直管的序数。
上述连接在两个相邻不同内径微孔曝气直管之间的微孔曝气支管的内径与所连接的较小直管管内径的比为1∶2。
上述微孔曝气主管管壁上的曝气微孔孔径为0.25mm～2mm，曝气微孔孔径随微孔曝气直管管内径的增大而减小。
上述微孔曝气主管微孔开孔率1％-10％，且随微孔曝气直管管内径的增大而增大。
上述微孔曝气支管管壁上的曝气微孔孔径0.05mm～0.5mm，且随微孔曝气支管内径增大而减小。
上述微孔曝气支管管壁上的曝气微孔开孔率为3％～15％，且随微孔曝气支管管内径增大而减小。
本发明创造性设计了由微孔曝气主管和微孔曝气支管组成非等径分流式微孔曝气管系，合理设置微孔曝气主管长度方向上的管内径、微孔孔径和孔隙率，使曝气过程中微孔曝气主管不同位置处所产生的各气泡在水中的总传质量基本相等且传质效率较高，从而确保曝气池水体中的溶解氧沿水平方向上分布均匀。通过设置微孔曝气环管使得曝气过程中产生了多重气泡的强环状搅拌作用，使得曝气池中的水体形成涡流，从而使得曝气过程中的气泡紊动扩散作用较之传统的微孔曝气管大大增强，确保了曝气池水体中溶解氧在垂直方向上的均匀分布。另外通过设置微孔曝气环管，使得本非等径分流式微孔曝气管系所产生的气泡的服务范围明显增加，故可减少相应的曝气管组中微孔曝气管的布置密度，节省了管材。总之，采用本发明非等径分流式微孔曝气管系将使得曝气传质效率大为增强，水中溶解氧分布更为均匀，曝气效果更好，有利于曝气池的节能降耗，同时采用本发明将大大减少曝气管组的管材，降低了曝气池的建设成本。
附图说明
图1本发明曝气管组俯视图
图2本发明非等径分流式微孔曝气管系的平面图
图3本发明曝气主管的纵剖面图
具体实施方式
现结合附图进一步说明本发明是如何实施的：
微孔曝气主管由三段长度相同、不同内径的微孔曝气直管按其内径由小至大依次为Z1、Z2、Z3连接为微孔曝气直管，微孔曝气支管是分别对称跨接连通在微孔曝气直管Z1与Z2、Z2与Z3之间两个微孔曝气环管H1和H2，微孔曝气环管H1与微孔曝气直管Z1、Z2分别有连通孔3、4，微孔曝气环管H2与微孔曝气直管Z2、Z3分别有连通孔5、6，四排微孔曝气主管平行间隔设置，其净间距为1.5m，其大内径管口端为进气口2，对称连接在输气干管1的两侧，保持非等径分流式微孔曝气管系表面距离曝气池池底30cm距离，通过支架，将输气干管和非等径分流式微孔曝气管系固定布置于曝气池中。
本发明微孔曝气主管和支管均采用弹性橡胶材料成型，微孔曝气主管管壁厚度都为3mm，相关各管之间以热熔连接，微孔曝气主管之Z1、Z2、Z3三段直管长度相同为L，其具体尺寸根据曝气池的大小确定，三段直管Z1、Z2、Z3之内径比为1∶2∶3，微孔曝气主管之Z1的内径为50mm，在管壁均匀布置微孔7，孔径为1.5mm，其开孔率为1.5％；微孔曝气主管之微孔曝气直管Z2内径100mm，在管壁均匀布置微孔8，孔径为1mm，开孔率为3％；微孔曝气主管之微孔曝气直管Z3的内径为150mm，管壁均匀布置微孔9，其孔径为0.5mm，开孔率为6％。
两个微孔曝气环管H1和H2的管壁厚度分别为2mm和2.5mm，连接在微孔曝气直管Z1与Z2之间的环管H1的内径是所连接的较小管径Z1内径的一半，为25mm，在环管H1的管壁均匀布置有微孔10，其孔径为0.3mm，开孔率为10％；
连接在微孔曝气直管Z2与Z3之间的环管H2的内径是其所连接的较小管径Z2内径的一半，为50mm。在微孔曝气环管H2的管壁均匀布置有微孔11个，其孔径为0.1mm，开孔率为5％。
曝气池进行曝气时，经空压机加压后的空气经输气干管1，由非等径分流式微孔曝气管系的进气口2分别进入各排微孔曝气主管，空气由微孔曝气管Z1上的微孔7、微孔曝气管Z2上的微孔8、微孔曝气管Z3上的微孔9以及曝气分流环管H1上的微孔10、曝气分流环管H2上的微孔11等微孔孔口挤出形成大量纵横交错的微小气泡，这些气泡在水中纵向上升、横向紊动，使气泡中氧高效的传质到水体中并迅速混合均匀，最后这些气泡达到水面后溢出破裂。本发明非等径分流式微孔曝气管系将使得曝气传质效率大为增强，水中溶解氧分布更为均匀，曝气效果更好，有利于曝气池的节能降耗，同时采用本发明将大大减少曝气管组的管材，降低了曝气池的建设成本。

Claims (7)

1.一种用于污水处理的非等径分流式微孔曝气管系，由微孔曝气主管和微孔曝气支管组成，其特征在于微孔曝气主管和微孔曝气支管管壁均开设有通透的曝气微孔，微孔曝气主管是由多段长度相同而内径不同的微孔曝气直管按其内径由小至大依次连接而成的直管，微孔曝气支管是在两个相邻不同内径微孔曝气直管之间对称连接的微孔曝气环管，微孔曝气主管平行间隔设置，在其大内径管口端对称连接在输气干管两侧，设置于曝气池中。
2.根据权利要求1所述的一种用于污水处理的非等径分流式微孔曝气管系，其特征在于多段内径由小至大依次连接的微孔曝气管主管，其各段直管管径之比依次为1∶2∶3∶4∶…∶N，其中N为内径由小至大依次连接的微孔曝气直管的序数。
3.根据权利要求1所述的一种用于污水处理的非等径分流式微孔曝气管系，其特征在于连接在两个相邻不同内径微孔曝气直管之间的微孔曝气支管的内径与所连接的较小直管管内径的比为1∶2。
4.根据权利要求1或2所述的一种用于污水处理的非等径分流式微孔曝气管系，其特征在于微孔曝气主管管壁上的曝气微孔孔径为0.25mm～2mm，曝气微孔孔径随微孔曝气直管管内径的增大而减小。
5.根据权利要求1或2所述的一种用于污水处理的非等径分流式微孔曝气管系，其特征在于微孔曝气主管微孔开孔率1％-10％，且随微孔曝气直管管内径的增大而增大。
6.根据权利要求1或3所述的一种用于污水处理的非等径分流式微孔曝气管系，其特征在于微孔曝气支管管壁上的曝气微孔孔径0.05mm～0.5mm，且随微孔曝气支管内径增大而减小。
7.根据权利要求1或3所述的一种用于污水处理的非等径分流式微孔曝气管系，其特征在于微孔曝气支管管壁上的曝气微孔开孔率为3％～15％，且随微孔曝气支管管内径增大而减小。
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