CN103537219B - 一种风力搅拌充氧装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种利用自然风力实现搅拌或水体充氧的装置，该装置主要由风车、传动装置和搅拌桨组成，风车通过传动装置与搅拌桨连接,风车主要由叶片和上下轮毂组成，叶片固设于上下轮毂之间，传动装置由可调节高度的转轴和轴向滚动轴承组成，可调节高度的转轴由不锈钢管制作，分为上半截转轴和下半截转轴，上半截转轴连接上下轮毂并穿设固定在轴向滚动轴承上，轴向滚动轴承固定在底板上，下半截转轴套在上半截转轴上，并通过不锈钢螺丝固定，所述下半截转轴下端连接搅拌桨。本发明结构简单，不需要消耗任何动力，并可通过调节搅拌桨的淹没深度实现水体搅拌混合或充氧。

Description

一种风力搅拌充氧装置
技术领域
本发明涉及一种利用自然风力实现搅拌或水体充氧的装置，属于水处理技术领域。
背景技术
生活污水中含有大量的氮磷营养元素，若不经处理直接排放，将影响水体的正常使用，危害人体健康，破坏生态环境。单纯的厌氧处理无法有效去除氮磷等营养盐，只有通过厌氧/好氧交替，才能实现氮磷的有效去除。
在许多发达国家，污水处理总耗电量占全国总用电量的3%左右。常规的好氧活性污泥+厌氧污泥消化工艺的能耗为0.6kWh/m3，其中约一半用于鼓风曝气。能耗问题往往成为活性污泥工艺在农村地区推广应用的限制因素。
利用风力搅拌混合和充氧的污水处理技术是一种新兴的污水处理技术，具有运行成本低，管理维护容易，处理效果好的优点，在污水处理领域尤其是在农村生活污水处理领域具有较高的推广价值和广阔的市场前景。
发明内容
本发明提供一种新型风力搅拌混合和充氧的污水处理装置，具有安装拆卸方便，结构简单，基建投资低的优点。
本发明涉及的装置如下所述：
一种利用自然风力实现搅拌或水体充氧的装置，其特征在于该装置主要由风车、传动装置和搅拌桨组成，风车通过传动装置与搅拌桨连接,风车主要由叶片和上下轮毂组成，叶片固设于上下轮毂之间，传动装置由可调节高度的转轴和轴向滚动轴承组成，可调节高度的转轴由不锈钢管制作，分为上半截转轴和下半截转轴，上半截转轴连接上下轮毂并穿设固定在轴向滚动轴承上，轴向滚动轴承固定在底板上，下半截转轴套在上半截转轴上，并通过不锈钢螺丝固定，所述下半截转轴下端连接搅拌桨。
进一步地，风车叶片为垂直轴风力叶片，作为优选，叶片由玻璃纤维增强塑料制造，具有耐久性和耐腐蚀性强，材质均匀，柔韧性强，表面光滑特点，并保证叶片尺寸一致，重量偏差小，以提高风车的平衡性，延长使用寿命，优选地，叶片通过铝加固件固定在上下轮毂（3）之间。
进一步地，所用搅拌桨为平叶桨。作为改进，在搅拌桨上开2排圆孔，孔呈轴对称布置，上述结构有利于减小排液阻力，降低风车的启动风速，使搅拌装置在较低的风速下也能运行。
进一步地，可调节高度的转轴（2）可通过改变不锈钢螺丝的固定位置调节长度。
本发明还提供一种SBR反应器，是将上述利用自然风力实现搅拌或水体充氧的装置通过底板固定在SBR反应器的反应池上方加以实现。
进一步地，上述SBR反应器在好氧状态时，搅拌桨在反应池中的淹没深度为0cm，即搅拌桨上端与水面平齐，在缺氧状态时，搅拌桨靠近反应池池体底部。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：垂直轴风力叶片能直接与搅拌桨共轴旋转，可减少动能传输过程中的损失，充分利用风能，这样垂直轴风力叶片永远与风向垂直，任何风向均可高效率地工作，无需昂贵的追风系统，也不用对风向，能自动适应不同方向来风，风能利用效率高，叶片由玻璃纤维增强塑料制造，具有耐久性和耐腐蚀性强，材质均匀，柔韧性强，表面光滑特点，并保证叶片尺寸一致，重量偏差小，以提高风车的平衡性，延长使用寿命，可调节高度的转轴使本发明能够随时改变转轴长度以适应不同深度的反应池，并且可以调整转轴的长度使搅拌桨获得不同的淹没深度，进而得到不同的曝气量，同时所述搅拌桨的配置可以减小排液阻力，降低风车的启动风速，使搅拌装置在较低的风速下也能运行，设备结构简单、无须操作人员，从而降低了运行费用。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1风力搅拌充氧装置剖面图。
图2风车叶片俯视图。
图3风力搅拌充氧污水处理反应器剖面图。
图中：1.叶片、2.可调节高度的转轴、3.轮毂、4.轴向滚动轴承、5.底座、6.搅拌桨、7.反应池
具体实施方式
本实施实例如图3所示，风力搅拌充氧装置主要由风车、传动装置和搅拌桨组成，风车主要由叶片（1）和上下轮毂（3）组成。传动装置由可调节高度的转轴（2）、轴向滚动轴承（4）组成。轴向滚动轴承固定在底座（5）上，传动轴末端安装有搅拌桨（6）。
风车叶片（1）为垂直风力叶片，采用玻璃纤维增强塑料制造，通过铝加固件安装到上下轮毂（3）上，上下轮毂固定在可调节高度的转轴（2）上，叶片（1）、上下轮毂（3）和可调节高度的转轴（2）组合体通过轴向滚动轴承（4）固定在底座（5）上，整套装置通过底座（5）固定在反应池（7）上端。可调节高度的转轴（2）由不锈钢管制作，可根据反应池（7）顶部与水面的距离和搅拌桨（6）的淹没深度调节长度，以实现搅拌或充氧。搅拌桨（6）为平叶桨，桨叶上开圆形透水孔，孔呈轴对称分布，搅拌桨（6）的宽度与反应池（7）池体宽度比为1:2。
另外还通过Na2SO3还原法确定不同转速和搅拌桨淹没深度下的氧传质系数、酸碱中和法确定混合时间，并通过搅拌充氧SBR小试装置验证风力搅拌充氧在污水处理中的适用性。
所有试验均在一底面直径12cm、杯高15cm的圆柱型塑料杯中进行。搅拌桨为平叶桨（4cm×3.5cm），带有四个孔
氧传质系数的测定步骤为：
1)在自来水中加入过量的Na2SO3溶液，保证DO<0.5mg/L。当DO值接近0时，重复测量DO值相差不大，维持此状态至少2min。
2)取上述去除溶解氧的自来水1000mL倒入塑料杯中，降下搅拌桨保证与水面的距离为3cm，设定搅拌转速。
3)将DO测量仪的探头放入水面以下，每隔30s测一次DO值，至少测15min。
4)输入测量数据，计算传质系数。
5)改变搅拌转速，重复上述1-4步。
6)改变搅拌桨淹没深度，重复上述1-5步。
混合时间的测定步骤为：
1)取1000ml的自来水于塑料杯中，取搅拌桨淹没深度为0cm，设定搅拌转速。
2)向水中加入一定量的NaOH溶液，再滴加几滴酚酞作指示剂，然后迅速加入过量的HCl溶液，同时开始搅拌计时。
3)观察水的颜色变化，直到颜色完全褪去，记录下混合时间。
4)改变搅拌转速，重复上述1-3步。
5)改变搅拌桨淹没深度，重复上述1-4步。
结果表明，氧传质系数随转速的增加而升高；在同一转速下，氧传质系数随淹没深度的增加而降低，淹没深度为0cm时，氧传质系数最大，充氧效果最好。同一转速下，搅拌桨淹没深度为0cm时混合时间最短，而淹没深度为1cm和2cm的混合时间相近。
搅拌充氧SBR小试实验根据氧传质系数和和混合时间的实验结果，确定搅拌桨的淹没深度为0cm，进水水质如表1所示。
表1进水指标单位（mg/L）
pH CODCr TP TN NH4 +-N
6-9 252.32 5.66 38.14 34.00
SBR以8h为一个周期，在运行方式为：进水15min、搅拌反应6h、沉淀1.5h、排水15min、水力停留时间（HRT）32h，不同转速下的去除率如表2所示。
表2SBR处理效果
在运行方式为：进水1.5h、搅拌反应6h、沉淀15min、排水15min、转速为130r/min的条件下，当水力停留时间为32h时，CODCr平均去除率为81.3%，TN平均去除率为26.6%，NH4 +-N平均去除率为98.3%；当水力停留时间为16h时，CODCr平均去除率为80.4%，TN平均去除率为41.5%，NH4 +-N平均去除率为77.6%，在不同转速和水力停留时间下的去除效率都较高。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何属于本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种SBR反应器的水体充氧方法，其特征在于，该方法包括：
(i)提供一种利用自然风力实现搅拌或水体充氧的装置，所述利用自然风力实现搅拌或水体充氧的装置主要由风车、传动装置和搅拌桨组成，风车通过传动装置与搅拌桨连接,风车主要由叶片(1)和上下轮毂(3)组成，叶片固设于上下轮毂(3)之间，传动装置由可调节高度的转轴(2)和轴向滚动轴承(4)组成，可调节高度的转轴(2)由不锈钢管制作，分为上半截转轴和下半截转轴，上半截转轴连接上下轮毂(3)并穿设固定在轴向滚动轴承(4)上，轴向滚动轴承固定在底板(5)上，下半截转轴套在上半截转轴上，并通过不锈钢螺丝固定，所述下半截转轴下端连接搅拌桨(6)，叶片由玻璃纤维增强塑料制造，并通过铝加固件固定在上下轮毂(3)之间，所用搅拌桨为平叶桨，在搅拌桨上开2排圆孔，孔呈轴对称布置，可调节高度的转轴(2)可通过改变不锈钢螺丝的固定位置调节长度；
(ii)将所述利用自然风力实现搅拌或水体充氧的装置通过底板固定在SBR反应器的反应池(7)上方；
(iii)通过改变不锈钢螺丝的固定位置调节转轴(2)长度,在好氧状态时，搅拌桨在反应池中的淹没深度为0cm，即搅拌桨上端与水面平齐，在缺氧状态时，搅拌桨靠近反应池池体底部。
2.如权利要求1所述的SBR反应器的水体充氧方法，其特征在于，搅拌桨(6)的宽度与反应池(7)池体宽度比为1:2。
3.一种SBR反应器的处理工艺，其特征在于，采用权利要求1所述的充氧方法，所述搅拌桨在反应池中的淹没深度为0cm，SBR反应器运行方式为：进水15min，搅拌反应6h，沉淀1.5h，排水15min，水力停留时间(HRT)32h。
4.一种SBR反应器的处理工艺，其特征在于，采用权利要求1所述的充氧方法，所述搅拌桨在反应池中的淹没深度为0cm，SBR反应器运行方式为：进水1.5h，搅拌反应6h，沉淀15min，排水15min，转速为130r/min，水力停留时间为32h。
5.一种SBR反应器的处理工艺，其特征在于，采用权利要求1所述的充氧方法，所述搅拌桨在反应池中的淹没深度为0cm，SBR反应器运行方式为：进水1.5h，搅拌反应6h，沉淀15min，排水15min，转速为130r/min，水力停留时间为16h。
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