CN105330011A - 一种用于自来水厂生物预处理的增氧方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于自来水厂生物预处理的增氧方法，该方法是通过增氧曝气装置对微污染的原水进行处理；该装置包含水池、进气管、可调式曝气系统以及可调式进气阀组；水池沿水流方向等分为若干格，单格的长深比为1:0.75~1:1.3。进气管包含进气总管以及若干进气支管；每个进气支管进入一格水池并分出若干配气支管；每个进气支管上分别设有可调式进气阀组；每格水池中设置一套可调式曝气系统，每套分别包含若干段曝气管；每段曝气管分别连接一个配气支管。本发明提供的用于自来水厂生物预处理的增氧方法，可广泛应用于悬浮填料生物接触氧化池内，根据生物预处理工艺需要，各段曝气强度通过调节组合可形成定向水力环流，优化水力条件。

Description

一种用于自来水厂生物预处理的增氧方法

技术领域

本发明涉及一种给水工程中的增氧工艺，具体地，涉及一种用于自来水厂生物预处理形成定向水力环流的增氧方法。

背景技术

我国地表水取水水源水质差异较大，其中以浊度、有机物、氨氮为标志的微污染原水较为普遍，经常使用生物预处理工艺对原水中的污染物质进行降解，并提高常规处理效果。悬浮填料生物预处理是生物预处理常用的工艺形式，但在运行中存在一定的不足：在悬浮填料生物预处理中，由于进水的水平流速对填料的携带作用，在增氧曝气的同时，球形或颗粒填料易随水流方向在分格格栅或出水格栅处发生堆积。

因此，须针对生物预处理工艺特点，对增氧技术进行创新优化，克服生物预处理工艺受悬浮填料堆积等因素的影响，达到令人满意处理效果。

发明内容

本发明的目的是提供一种可广泛用于微污染原水生物预处理的增氧工艺，能够形成定向水力环流，以改善悬浮填料堆积，并周期性有效冲刷悬浮填料生物膜。

为了达到上述目的，本发明提供了一种用于自来水厂生物预处理的增氧方法，其中，该方法是通过增氧曝气装置对微污染的原水进行处理；所述的装置包含水池、进气管、可调式曝气系统以及可调式进气阀组；所述的水池沿水流方向等分为若干格，各格依次并列且尺寸相同；所述的进气管包含进气总管以及与进气总管连接的若干进气支管；每个进气支管对应进入一格水池并在水池内分出若干配气支管；在每个进气支管上分别设有所述的可调式进气阀组；所述的可调式曝气系统包含若干套，每格水池中设置一套可调式曝气系统，每套可调式曝气系统分别包含分段式设置的若干段曝气管；每段曝气管分别连接一个与其对应的配气支管。

上述的用于自来水厂生物预处理的增氧方法，其中，所述的水池，由过水格栅等分为2~4格，各格之间水流相通；所述的水池两端还分设有进水管和出水管，微污染的原水通过进水管进入水池，按顺序流经水池各格，接受可调式曝气系统曝气，最后通过出水管流出。所述的水池即为悬浮填料生物预处理池。

上述的用于自来水厂生物预处理的增氧方法，其中，所述的水池，其单格长深比为1:0.75~1:1.3。

上述的用于自来水厂生物预处理的增氧方法，其中，所述的每套可调式曝气系统分别包含2~3段的环状或枝状曝气管。

上述的用于自来水厂生物预处理的增氧方法，其中，所述的曝气管，各段尺寸相同且垂直于水池内水流方向平行设置。

上述的用于自来水厂生物预处理的增氧方法，其中，所述的曝气管，各段上可根据需要分别设置若干相同或不同数量及规格的曝气头或曝气孔。

上述的用于自来水厂生物预处理的增氧方法，其中，所述的曝气管设置在水池底部，水池内部在曝气管之上的部分为悬浮填料混合区，区内设有悬浮填料，悬浮填料和曝气管之间设有池底格栅。

上述的用于自来水厂生物预处理的增氧方法，其中，所述的可调式进气阀组设置有可调、可控的气路分配结构，能够分别调节每个进气支管分配到每个配气支管的进气量，使各段曝气管的曝气强度通过调节，能够在水池内形成定向水力环流。空气通过进气总管分为若干进气支管，分别进入每格水池，连接可调式曝气系统。也就是说，由于可调式进气阀组的作用，进入各格水池、各段曝气管的气体量可进行调节、控制，并在每格水池内形成水力环流。沿生物预处理池推流方向，可实现沿推流方向的不同曝气管区域曝气量递减，实现根据水质情况经济运行。

上述的用于自来水厂生物预处理的增氧方法，其中，所述的每个进气支管上还分别设有手动检修阀门和高温气体流量计；每个进气支管上的手动检修阀门、高温气体流量计、可调式进气阀组按顺序依次设置。

上述的用于自来水厂生物预处理的增氧方法，其中，所述的装置还设有监测及控制系统，可通过填料流化状态或进出水水质条件，并给出气量调节建议或直接进行自动控制。监测及控制系统优选地包含监测设备以及与监测设备连接的管理控制中心，所述的管理控制中心能接受监测设备发出的监测信号并向可调式进气阀组等设备发出控制信号。具体而言，每格水池内水力环流会携带悬浮填料随之流化，流化状态将通过可选择性设置的监测设备采集视频及表面流速等信息，根据悬浮填料堆积情况，为各段曝气管的气量分配调节提供判断依据，远程判断并控制分段曝气强度，并可实现智能控制。

本发明提供的用于自来水厂生物预处理的增氧方法具有以下优点：

本发明针对微污染原水生物预处理曝气增氧过程，对池体比例、曝气系统布置方式、监控系统的优化创新，形成一套全新的增氧装置，具体优点有：

（1）提出特定的池体比例，更利于定向水力环流的形成；

（2）在总体气水比和总气量一定的情况下，调节不同曝气管区域曝气强度，形成单格内定向环流，改善池内气水混合流态；

（3）利用定向环流控制并缓解悬浮填料局部堆积，如增设视频监控等手段，根据悬浮填料堆积情况，远程判断并控制分段曝气强度，并可实现智能控制；

（4）沿生物预处理池推流方向，可实现沿推流方向不同区域曝气量递减，实现根据水质情况经济运行。

附图说明

图1为本发明的用于自来水厂生物预处理的增氧方法的结构示意图。

图2为本发明的用于自来水厂生物预处理的增氧方法的原理图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式作进一步地说明。

如图1所示，本发明提供的用于自来水厂生物预处理的增氧方法，是通过增氧曝气装置对微污染的原水进行处理。

该装置包含水池12、进气管、可调式曝气系统1以及可调式进气阀组6。

水池12沿水流方向等分为若干格，各格依次并列且尺寸相同。该水池12是由过水格栅9等分为2~4格，各格之间水流相通；水池12两端还分设有进水管10和出水管11，微污染的原水通过进水管10进入水池12，按顺序流经水池12各格，接受可调式曝气系统1曝气，最后通过出水管11流出。水池12单格长深比为1:0.75~1:1.3。该水池12即为悬浮填料生物预处理池。

进气管包含进气总管2以及与进气总管2连接的若干进气支管3；每个进气支管3对应进入一格水池并在水池12内分出若干配气支管7；在每个进气支管3上分别设有可调式进气阀组6。每个进气支管3上还分别设有手动检修阀门4和高温气体流量计5；每个进气支管3上的手动检修阀门4、高温气体流量计5、可调式进气阀组6按顺序依次设置。

可调式曝气系统1包含若干套，每格水池中设置一套可调式曝气系统1，每套可调式曝气系统1分别包含分段式设置的若干段曝气管8；每段曝气管8分别连接一个与其对应的配气支管7。

每套可调式曝气系统1分别包含2~3段的环状或枝状曝气管8。曝气管8各段尺寸相同且垂直于水池12内水流方向平行设置。各段上可根据需要分别设置若干相同或不同数量及规格的曝气头或曝气孔。曝气管8设置在水池12底部，水池12内部在曝气管8之上的部分为悬浮填料混合区14，区内设有悬浮填料，悬浮填料和曝气管8之间设有池底格栅15。

可调式进气阀组6设置有可调、可控的气路分配结构，能够分别调节每个进气支管3分配到每个配气支管7的进气量，使各段曝气管8的曝气强度通过调节，能够在水池12内形成定向水力环流。空气通过进气总管2及其分出的若干进气支管3，分别进入每格水池，连接可调式曝气系统1。也就是说，由于可调式进气阀组6的作用，进入各格水池、各段曝气管8的气体量可进行调节、控制，并在每格水池内形成水力环流。沿生物预处理池推流方向，可实现沿推流方向地不同区域曝气量递减，实现根据水质情况经济运行。

本发明提供的用于自来水厂生物预处理的增氧方法，使用的增氧曝气装置中还可以设置监测及控制系统13，可通过填料流化状态或进出水水质条件，并给出气量调节建议或直接进行自动控制。监测及控制系统13优选地包含监测设备17以及与监测设备17连接的管理控制中心16，该管理控制中心16能接受监测设备17发出的监测信号并向可调式进气阀组6等设备发出控制信号。具体而言，每格水池内水力环流会携带悬浮填料随之流化，流化状态将通过可选择性设置的监测设备17采集视频及表面流速等信息，根据悬浮填料堆积情况，为各段曝气管8的气量分配调节提供判断依据，远程判断并控制分段曝气强度，并可实现智能控制。

如图2所示，本发明提供的用于自来水厂生物预处理的增氧方法，其曝气形成水力定向环流形成原理如下：

首先说明单位元体积内气泡上浮对水体的携带作用。在一单元体积的水体内，具有一定上升速率v的气泡，在浮力F_浮的作用下，持续上升。水是具有粘性的流体，在气泡的携带作用下，该单元体积的水体获得能量，并以v’’的平均速率随气泡上升。对于某个单元水体，内部的气泡量越多、气泡上升速率v越大，该水体获得的能量和上升速率越大。

对于一个曝气量存在强弱差异的水池12内，由于气量大的一侧与气量小的一侧相比，水体中气泡的密度和气泡上升速率较大，水体获得的上升速率较快，当水体遇到与大气和池壁等边界时会改变流动方向，当不同流速的水体汇合时，会按动量守恒定律，由流速较大的水体主导水流方向，最终在池内形成定向环流。即，控制池内曝气量的分布方式，可获得所期望的水力环流。

下面结合实施例对本发明提供的用于自来水厂生物预处理的增氧方法做更进一步描述。

实施例1

微污染原水通过进水管10进入悬浮填料生物预处理池即水池12，依次流经第1格、第2格、第M格（M=3）水池，然后通过出水管11流出悬浮填料生物预处理池。在各段池体内，各安装1套由本发明提供的增氧工艺设备，进行曝气。

空气通过进气总管2分为M根进气支管3，分别进入每格水池，连接其内的可调式曝气系统1。以第1段为例，从进气总管2分出第1格水池的进气支管3，进气支管3上依次安装有手动检修阀门4、高温气体流量计5，并接入可调式进气阀组6。在可调式进气阀组6内，可调式进气阀组6设置有可调、可控的气路分配装置，根据需要将空气分配进入进气支管3的空气分为N（N=3）部分，对应进入各段配气支管7（7-1~7-N）。空气沿各段配气支管7进入各段曝气管8（8-1~8-N）。各段曝气管8根据需要，预先设置相同或不同数量及规格的曝气头或曝气孔，以适应每段不同的曝气量。

由于可调式进气阀组6的作用，进入第1~M格水池12、第1~N段曝气管8的气体量可进行调节、控制，并在每格水池内形成水力环流。

每格水池内水力环流会携带悬浮填料随之流化，流化状态将通过监测及控制系统13（可选择性设置）中的监测设备17采集视频及表面流速等信息，根据悬浮填料堆积情况，为各段曝气管8的气量分配调节提供判断依据，远程判断并控制分段曝气强度，并可实现智能控制。

沿生物预处理池推流方向，可实现沿推流方向不同曝气管区域曝气量递减，实现根据水质情况经济运行。

本发明提供的用于自来水厂生物预处理的增氧方法，是通过一种给水工程中可应用于生物预处理环节的以尺寸比例利于形成环流的水池、在推流方向配气比例可调式曝气系统和曝气监控系统等组成的曝气增氧装置，对微污染原水进行处理。该以分段可调式曝气系统为核心的微污染原水增氧工艺，可广泛应用于悬浮填料生物接触氧化池内，根据生物预处理工艺需要，各段曝气强度通过调节组合可形成定向水力环流，优化水力条件。针对悬浮填料易随水流方向发生堆积的特点，采用可控的、通过曝气形成定向水力环流的增氧工艺，实现优化水力条件、缓解填料堆积、强化生物膜冲刷、降低运行成本的目标。

尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。

Claims (10)

1.一种用于自来水厂生物预处理的增氧方法，其特征在于，该方法是通过增氧曝气装置对微污染的原水进行处理；

所述的装置包含水池（12）、进气管、可调式曝气系统（1）以及可调式进气阀组（6）；

所述的水池（12）沿水流方向等分为若干格；

所述的进气管包含进气总管（2）以及与进气总管（2）连接的若干进气支管（3）；每个进气支管（3）对应进入一格水池并在水池（12）内分出若干配气支管（7）；在每个进气支管（3）上分别设有所述的可调式进气阀组（6）；

所述的可调式曝气系统（1）包含若干套，每格水池中设置一套可调式曝气系统（1），每套可调式曝气系统（1）分别包含分段式设置的若干段曝气管（8）；每段曝气管（8）分别连接一个与其对应的配气支管（7）。

2.如权利要求1所述的用于自来水厂生物预处理的增氧方法，其特征在于，所述的水池（12），由过水格栅（9）等分为2~4格，各格之间水流相通；所述的水池（12）两端还分设有进水管（10）和出水管（11），微污染的原水通过进水管（10）进入水池（12），按顺序流经水池（12）各格，接受可调式曝气系统（1）曝气，最后通过出水管（11）流出。

3.如权利要求2所述的用于自来水厂生物预处理的增氧方法，其特征在于，所述的水池（12），其单格长深比为1:0.75~1:1.3。

4.如权利要求1所述的用于自来水厂生物预处理的增氧方法，其特征在于，所述的每套可调式曝气系统（1）分别包含2~3段的环状或枝状曝气管（8）。

5.如权利要求4所述的用于自来水厂生物预处理的增氧方法，其特征在于，所述的曝气管（8），各段尺寸相同且垂直于水池（12）内水流方向平行设置。

6.如权利要求5所述的用于自来水厂生物预处理的增氧方法，其特征在于，所述的曝气管（8），各段上分别设置若干相同或不同数量及规格的曝气头或曝气孔。

7.如权利要求6所述的用于自来水厂生物预处理的增氧方法，其特征在于，所述的曝气管（8）设置在水池（12）底部，水池（12）内部在曝气管（8）之上的部分为悬浮填料混合区（14），区内设有悬浮填料，悬浮填料和曝气管（8）之间设有池底格栅（15）。

8.如权利要求1所述的用于自来水厂生物预处理的增氧方法，其特征在于，所述的可调式进气阀组（6）能够分别调节每个进气支管（3）分配到每个配气支管（7）的进气量，使各段曝气管（8）的曝气强度通过调节，能够在水池（12）内形成定向水力环流。

9.如权利要求8所述的用于自来水厂生物预处理的增氧方法，其特征在于，所述的每个进气支管（3）上还分别设有手动检修阀门（4）和高温气体流量计（5）；每个进气支管（3）上的手动检修阀门（4）、高温气体流量计（5）、可调式进气阀组（6）按顺序依次设置。

10.如权利要求1所述的用于自来水厂生物预处理的增氧方法，其特征在于，所述的装置还设有监测及控制系统（13）。