CN104386807B - 射流驱动序批式生化反应器 - Google Patents

Abstract

一种射流驱动序批式生化反应器，属于污水净化的流体机械设备领域，包括反应池、进水管、潜水泵、双气路环形喷嘴一级吸气射流器、混合液导管、多喷嘴辐射状二级射流曝气器、供气装置、浮力驱动滗水器和滗水器驱动绞盘；双气路环形喷嘴一级吸气射流器具有环形喷嘴和内外两层气道，多喷嘴辐射状二级射流曝气器安装在反应器底部中心，浮力驱动滗水器安装在反应池地平线以上器壁上，滗水器驱动绞盘通过驱动绳将浮力驱动滗水器收起或放下。采用本发明能提高曝气效率，加速动水体动态循环，促使生化反应过程的传质速率大幅度提升，从而提高了生化反应效率。本发明还能处理各种类型污水，能与其它污水处理工艺灵活组合。

Description

射流驱动序批式生化反应器

技术领域

本发明涉及一种污水净化的生化反应器，具体是一种射流驱动序批式生化反应器。

背景技术

污水处理设施中的生化反应器形式众多，序批式活性污泥生化反应器是应用较多的一种。这种生化反应器抗冲击负荷能力强，对污泥膨胀抑制效果好，微生物活性高，能处理难降解有机物。工艺简单，投资占地少，运转费用低。操作管理简单，出水水质好，又有脱氮除磷功能。但在曝气充氧、滗水装备技术方面制约了生化反应速率进一步提高，现用的序批式活性污泥生化反应器的污水净化效率仍存在较大提升空间。

发明内容

本发明的目的是为了进一步提高序批式活性污泥生化反应器的效率，强化生化反过程传质速率，开发出一种高效、节能的序批式活性污泥生化反应器污水治理技术和装备，提高污水处理效果，降低污水对环境的危害。

本发明解决上述技术问题的技术方案是：

一种射流驱动序批式生化反应器，包括反应池、进水管、潜水泵、双气路环形喷嘴一级吸气射流器、混合液导管、多喷嘴辐射状二级射流曝气器、供气装置、浮力驱动滗水器和滗水器驱动绞盘；

所述双气路环形喷嘴一级吸气射流器和所述潜水泵安装在反应池中，所述多喷嘴辐射状二级射流曝气器安装在反应池底部中心；

所述双气路环形喷嘴一级吸气射流器包括射流器液体入口、射流器气体入口、抽吸室、喉管、扩散管、环形喷嘴、环形水腔、内气道以及外气道；按照流体流动方向，所述射流器气体入口安装在最前端，其次是抽吸室，然后是喉管，最后是扩散管；环形喷嘴安装在抽吸室中，环形喷嘴与抽吸室壁面之间的空间为外气道，环形喷嘴中设置有内气道，内气道的壁面之外、环形喷嘴的壁面之内上部空间为环形水腔；环形水腔上设置有射流器液体入口；射流器液体入口与潜水泵连接；

所述多喷嘴辐射状二级射流曝气器包括内层混合液分配腔体、外层气腔、曝气器气体入口、混合液入口、内喷嘴和外喷嘴；内层混合液分配腔体嵌套安装在外层气腔中；外层气腔顶面设有曝气器气体入口，多个外喷嘴以辐射状环绕安装在外层气腔环形器壁上；内层混合液分配腔体底面设有混合液入口，多个内喷嘴以辐射状环绕安装在内层混合液分配腔体环形器壁上；各个内喷嘴的中心轴线与外喷嘴的中心轴线重合；

所述混合液导管一端连接扩散管，另一端连接混合液入口；

所述供气装置安装在反应池上面，供气装置的气体出口通过第一供气管道和第二供气管道分别与曝气器气体入口和射流器气体入口连接；

所述浮力驱动滗水器安装在反应池地平线以上器壁上，滗水器驱动绞盘设置在反应池的平台上，驱动绳一端系在浮力驱动滗水器上，另一端系在滗水器驱动绞盘的绳辊上，滗水器驱动绞盘通过驱动绳将浮力驱动滗水器收起或放下。

所述滗水器驱动绞盘中心设置了绳辊，通过支柱固定在平台上，支柱上设置有锁孔，锁定杆插入锁孔时，利用滗水器自重将驱动绞盘锁定，驱动绞盘还设置有维持滗水器升降动程驱动绳稳定性的定位轮。

所述反应池的下半部分填埋在地面下，反应池的侧壁设置有排泥管。

所述进水管上设置有进水阀和第一单向阀；潜水泵与射流器液体入口之间的连接管道上设置有第二单向阀。

本发明的有益效果在于：

利用进水过程水压势能为动力进行曝气充氧，充分利用了水压势能，提高了能源利用率。借助于双气道大界面射流曝气技术提升了水气比，采用二级串接曝气设备进一步提高了水气比。高冲力辐射向池底射流曝气造就了水体及活性污泥超常规动态循环，促使生化反应过程的传质速率大幅度提升，从而缩短了污水停留时间，提高了生化反应效率。本发明能处理各种类型污水。能与其它污水处理工艺灵活组合。

无穷的微气泡与水体接触巨大界面促使氧气溶入水体，造就水体充满超保饱和的溶解氧，加上气泡上浮动力和水流喷射、卷吸、翻腾形成了水体强劲动态循环动力促进了生化反应过程传质速率提高。

二级射曝气器辐向喷射水流动能卷吸了底部沉泥，使沉积泥渣随水流翻腾升流，泥渣中水解微生物快速增殖，将可溶性有机颗粒分解，大分子有机体分解成小分子态，污水的可生化性提高。空气由空压机输出，经输气管送入二级射曝气器内，空气转化成无数的小气泡随水流翻腾向上升，将氧溶入水体。在升流过程中水流翻腾不断改变了垂直升流轨迹，延长了有机质与活性泥渣接触时间、增加与生物膜碰触机会。超密度的微生物、超浓浓度的溶解氧、超常规的动态循环，造就了高强度的生化反应，还能对含氮污染物产生消化反应。通过停止曝气，进行静止沉淀，泥渣下沉同时发生反硝化反应，氮气逸出水面，反硝化也消耗了部分碳源。在泥浆沉淀的过程中进行滗水，从而缩短了滗水时间。高密度气泡升流和射流器喷射动能促进了水体卷吸、翻腾，强化了动态循环，提高了生化反应的传质速率，使生化反应效率大幅度提高。

附图说明

图1为射流驱动序批式生化反应器主视图。

图2为射流驱动序批式生化反应器俯视图。

图3为双气路环形喷嘴一级吸气射流器放大图。

图4为多喷嘴辐射状二级射流曝气器放大图。

图5为多喷嘴辐射状二级射流曝气器的俯视图。

图6为浮力驱动滗水器填料密封仓结构放大图

具体实施方案

以下通过附图和实施例对本发明的技术方案作进一步描述。

如图1至图6所示，一种射流驱动序批式生化反应器，包括反应池1、进水管53、潜水泵4、双气路环形喷嘴一级吸气射流器6、混合液导管16、多喷嘴辐射状二级射流曝气器22、供气装置54、浮力驱动滗水器25和滗水器驱动绞盘41；

所述双气路环形喷嘴一级吸气射流器6和所述潜水泵4安装在反应池1中，所述多喷嘴辐射状二级射流曝气器22安装在反应池1底部中心；

所述双气路环形喷嘴一级吸气射流器6包括射流器液体入口38、射流器气体入口55、抽吸室56、喉管14、扩散管15、环形喷嘴7、环形水腔39、内气道13以及外气道12；按照流体流动方向，所述射流器气体入口55安装在最前端，其次是抽吸室56，然后是喉管14，最后是扩散管15；环形喷嘴7安装在抽吸室56中，环形喷嘴7与抽吸室56的壁面之间的空间为外气道12，环形喷嘴7中设置有内气道13，内气道13的壁面之外、环形喷嘴7的壁面之内上部空间为环形水腔39；环形水腔39上设置有射流器液体入口38；射流器液体入口38与潜水泵4连接；

所述多喷嘴辐射状二级射流曝气器22包括内层混合液分配腔体17、外层气腔21、曝气器气体入口51、混合液入口52、内喷嘴18和外喷嘴19；内层混合液分配腔体17嵌套安装在外层气腔21中；外层气腔21顶面设有曝气器气体入口51，多个外喷嘴19以辐射状环绕安装在外层气腔21环形器壁上；内层混合液分配腔体17底面设有混合液入口52，多个内喷嘴18以辐射状环绕安装在内层混合液分配腔体17环形器壁上；各个内喷嘴18的中心轴线与外喷嘴19的中心轴线重合；

所述混合液导管16一端连接扩散管15，另一端连接混合液入口52；

所述滗水器驱动绞盘41中心设置了绳辊43，通过支柱42固定在平台34上，支柱42上设置有锁孔，锁定杆49插入锁孔时，利用滗水器25自重将驱动绞盘41锁定，驱动绞盘41还设置有维持滗水器升降动程驱动绳44稳定性的定位轮46。

所述反应池1的下半部分填埋在地面下，反应池1的侧壁设置有排泥管48，反应池1的驱动绞盘平台34外侧设置有环形走道36、安全护栏35和环形走道支撑40。

所述进水管53上设置有进水阀2和第一单向阀3；潜水泵4与射流器液体入口38之间的连接管道上设置有第二单向阀5。

工作原理及过程：

1.供水

具有一定压力的污水经由进水管53、进水阀2和第一单向阀3输入反应池1内，通过射流器液体入口38注入双气路环形喷嘴一级吸气射流器6的环形水腔39内，从环形喷嘴7高速喷出喷出水流呈环形中空水柱。

加压空气由供气装置54的曝气风机9供给，经储气罐10、进气管11，从双气路环形喷嘴一级吸气射流器6的气体入口55进入抽吸室56内，被射流负压吸入环形中空水柱内部及外部，喷射的环形水流与空气接触面增大，射流效应产生的吸气量增加，从进气管11吸入空气量比常规射流器更多。

经喉管14内的高速流体剪切、冲刷的强力掺混，吸入空气被打碎成无数微气泡，接着在扩散管15中形成了下一梯度混合流体水压势能。经混合液导管16传送，导入多喷嘴辐射状二级射流曝气器22的内层混合液分配腔体17，再从内喷嘴18再度喷射而出，在外层气腔21内，射流动能又一次将输气管20输入到外层气腔21内的气体吸入，高速喷射混合液又一次与加压空气接触，高速喷射流的剪切力，使空气瞬间被转变成微气泡，并从各个外喷嘴19喷射到反应池1的水体中。37为多喷嘴辐射状二级射流曝气器22的支架。

在进水过程运行中，第二单向阀5阻挡了水流从水泵4倒流至反应池内。9为曝气风机8的动力机。供气装置54安装在与驱动绞盘平台34类似的平台上。

激烈气液渗混强化了有机物、微生物、氧三者之间传质速率。水气比的大幅度增加，流体的冲刷能量，打破了池底沉泥的静态效应。喷嘴口强劲冲刷流、无数微气泡浮升力构成气提功能，加上流体卷吸回流现象的综合力作用下，组成了反应器内部水体强劲动态循环，使大量将要逸出水面的气泡又反复被卷入水体中，延长了气泡在水体中停留时间。促进了污水中有机质与活性污泥、溶解氧接触机会。强化了生化反应过程的传质速率。促使污水生化降解功能有了新的提高。

2.循环

当反应池1满水位时，停止向反应池1注水，此时通过水位传感器启动潜水泵4，抽取反应池1下部污水，经潜水泵4加压注入能量，水流经第二单向阀5注入双气路环形喷嘴一级吸气射流器6内，经过混合液导管16进入多喷嘴辐射状二级射流曝气器22，在从内喷嘴18和外喷嘴19中喷射到反应池1中，构成水体内循环运行方式，形成更强烈的动态循环。此时第一单向阀3阻挡了水流向反应池1的进水管53倒流。

3.滗水

当反应池1内水质达到处理设定标准时，停运潜水泵4，水体进入静止沉淀工序。

当沉淀过程的沉清液分界达到合适深度时，借助驱动绞盘41将浮力驱动滗水器25放入水体中，并开启滗水阀33，清水从滗水器25两端管口流入，经两根导流管28至集水总管31内，从滗水阀33排出。

为了保障了浮力驱动滗水器25出水质量，每当滗水工序结束后，通过驱动绞盘41，将驱动绳44卷绕至绳辊43上，当浮力驱动滗水器25的进水管口高于反应池1内的最高水位时，将锁定杆49插入支柱42的锁孔内，利用滗水器25自重将驱动绞盘41锁定。46为定位轮，维持滗水器升降动程的稳定性。50为驱动绳44的吊环。45为定位轮46的支柱。驱动绞盘41安装在平台34上。驱动绞盘41还可用有自锁功能的蜗轮蜗杆电动降速机取代，这样可以省略锁定杆49。

伴随水位下降驱动浮体26随之下降，滗水器25的两根导水管28下部的90°弯管安装于填料30的内部，并通过支撑梁32予以连接固定，借助驱动浮体26的浮力驱动，两根导水管28相对于固定集水管31进行下降的角位移，通过压兰27调节填料30胀紧力，既保持滗水器密封，又能使滗水器随水变化灵活进行角位移。滗水器是在水体沉淀过程中进行滗水作业的，因此加快了反应器排水速度。

图1中导流管28表示在低水位时滗水器浮位，29为高水位时水位线滗水器浮位，是同体异位的表示。23为低水位时水位示意线，24为满水位时水位示意线。驱动浮体26还可用多个封闭式浮筒充任。47为地面线。

Claims (4)

1.一种射流驱动序批式生化反应器，包括反应池、进水管、潜水泵、双气路环形喷嘴一级吸气射流器、混合液导管、多喷嘴辐射状二级射流曝气器、供气装置、浮力驱动滗水器和滗水器驱动绞盘；其特征在于，

所述双气路环形喷嘴一级吸气射流器和所述潜水泵安装在反应池中，所述多喷嘴辐射状二级射流曝气器安装在反应池底部中心；

所述双气路环形喷嘴一级吸气射流器包括射流器液体入口、射流器气体入口、抽吸室、喉管、扩散管、环形喷嘴、环形水腔、内气道以及外气道；按照流体流动方向，所述射流器气体入口安装在最前端，其次是抽吸室，然后是喉管，最后是扩散管；环形喷嘴安装在抽吸室中，环形喷嘴与抽吸室壁面之间的空间为外气道，环形喷嘴中设置有内气道，内气道的壁面之外、环形喷嘴的壁面之内空间为环形水腔；环形水腔上设置有射流器液体入口；射流器液体入口与潜水泵连接；

所述多喷嘴辐射状二级射流曝气器包括内层混合液分配腔体、外层气腔、曝气器气体入口、混合液入口、内喷嘴和外喷嘴；内层混合液分配腔体嵌套安装在外层气腔中；外层气腔顶面设有曝气器气体入口，多个外喷嘴以辐射状环绕安装在外层气腔环形器壁上；内层混合液分配腔体底面设有混合液入口，多个内喷嘴以辐射状环绕安装在内层混合液分配腔体环形器壁上；各个内喷嘴的中心轴线与外喷嘴的中心轴线重合；

所述混合液导管一端连接扩散管，另一端连接混合液入口；

所述供气装置安装在反应池上面，供气装置的气体出口通过第一供气管道和第二供气管道分别与曝气器气体入口和射流器气体入口连接；

所述浮力驱动滗水器安装在反应池地平线以上器壁上，滗水器驱动绞盘设置在反应池的平台上，驱动绳一端系在浮力驱动滗水器上，另一端系在滗水器驱动绞盘的绳辊上，滗水器驱动绞盘通过驱动绳将浮力驱动滗水器收起或放下。

2.如权利要求1所述射流驱动序批式生化反应器，其特征在于，所述滗水器驱动绞盘中心设置了绳辊，通过支柱固定在平台上，支柱上设置有锁孔，锁定杆插入锁孔时，利用滗水器自重将驱动绞盘锁定，驱动绞盘还设置有维持滗水器升降动程的驱动绳稳定性的定位轮。

3.如权利要求1所述射流驱动序批式生化反应器，其特征在于，所述反应池的下半部分填埋在地面下，反应池的侧壁设置有排泥管。

4.如权利要求1所述射流驱动序批式生化反应器，其特征在于，所述进水管上设置有进水阀和第一单向阀；潜水泵与射流器液体入口之间的连接管道上设置有第二单向阀。