CN112320982A - 一种无动力水体复氧的方法和设施 - Google Patents
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Abstract
为利用较小的高差，多次进行表层水与深层水的交换，提高水体复氧的传质速率，本发明提出一种无动力水体复氧的方法和设施。沟渠内设置下隔板、上隔板和表层水隔板；其中下隔板与沟渠的底部、沟壁和表层水隔板密封，表层水隔板的顶部水平设置，表层水隔板的顶部低于水面；上隔板与沟渠的沟壁密封，上隔板的顶部高于水面，上隔板的底部留有过水孔；水体流入沟渠后，在下隔板的阻隔作用下向上流动至表层水隔板顶部吸收溶解氧，在上隔板的阻隔作用下向下流动，将溶解氧带入下层水体，水体在下隔板和上隔板的作用下多次完成表层水和下层水的交换，提高水体复氧的传质速率。
Description
技术领域
本发明属于水污染治理及污水处理领域，特别涉及一种无动力水体富氧的方法和设施。
背景技术
自然水体本身有一定的复氧能力，但是当水体中COD、BOD、氨氮等耗氧污染物含量过高，水体的耗氧速率大于复氧速率时，水体会产生厌氧反应释放出氨气、硫化氢等恶臭气体，并产生硫化铁、硫化锰等黑色物质，从而成为黑臭水体。提高水体溶解氧含量可有效防止水体黑臭，同时也有利于COD、BOD、氨氮等耗氧污染物的降解，从根本上消除黑臭问题。如果对自然水体进行机械曝气，则需要供电，产生大量的投资和运行费用。如果采用跌水、瀑布等方式曝气又需要很大的高差，绝大部分黑臭水体都是不具备这样的高差。
不但黑臭水体需要增加溶解氧含量，在污水处理、水产养殖等领域也需要相应的曝气措施。当前污水处理厂常见的曝气方式主要有鼓风曝气、表面曝气等。其中鼓风曝气将空气通入水体内增加溶解氧含量，氧气在空气中的占比仅为21%，且曝气器的氧转移效率在8%~40%不等，大量的未吸收的气体被释放到空气中，浪费能源。表面曝气通常将表层水体打散增加与空气的接触面积，但是溶解氧难以传递到深层水体。根据相关文献，污水处理厂曝气的动力效率约为1~3kgO2/kWh，污水处理厂曝气能耗占污水处理厂总能耗的50%~70%，降低曝气的能耗是降低污水处理厂能耗的关键。
水体复氧是一个极为复杂的气液两相间的传质过程，至今有许多研究并提出各式各样的理论，如分子扩散理论、双膜理论、渗透理论、薄膜更新理论等，其中双模理论运用比较广泛。双膜理论认为传质过程的推动力是氧分子的浓度差；在气相和液相存在气膜和液膜两层薄膜，由于氧气是难溶气体，气液传质的主要阻力在液膜；有文献显示气膜上的溶解氧达到饱和只需要10-7S。
水体缺氧往往是深层缺氧，而水体表层溶解氧含量较高甚至达到饱和，表层水体与空气中的浓度差较小，氧的传质速率较低。因此将表层溶解氧含量较高的水注入深层，或者将深层溶解氧含量较低的水输送到表层吸氧，都能够增加氧的传质速率。从理论上看不管是把深层水输送至表层，还是将表层水输送至深层都只需要克服沿程阻力损失，所需的能量较小。
水体复氧是气液两相间的传质过程，传质过程的推动力是浓度差；水体表面的溶解氧含量较高，与空气中氧的浓度差较小，传质较慢；水体深层的溶解氧含量低，不能直接接触到空气吸收溶解氧。通过交换表层水和深层水就可以加速水体复氧速率，但是水体的饱和溶解氧为10mg/L左右，对于需氧量较高的水体，特别是污水，必须多次交换才能满足水体生化降解的需氧量。
为利用较小的高差，多次进行表层水与深层水的交换，提高水体复氧的传质速率，本发明提出一种无动力水体复氧的方法和设施。
发明内容
为利用较小的高差，多次进行表层水与深层水的交换，提高水体复氧的传质速率，本发明提出一种无动力水体复氧的方法和设施。包括沟渠，其特征在于：沟渠内设置下隔板、上隔板和表层水隔板；其中下隔板与沟渠的底部、沟壁和表层水隔板密封，表层水隔板的顶部水平设置，表层水隔板的顶部低于水面；上隔板与沟渠的沟壁密封，上隔板的顶部高于水面，上隔板的底部留有过水孔；水体流入沟渠后，在下隔板的阻隔作用下向上流动至表层水隔板顶部吸收空气中的氧气增加溶解氧含量，在上隔板的阻隔作用下向下流动，将溶解氧带入下层水体，水体在下隔板和上隔板的作用下多次完成表层水和下层水的交换，提高水体复氧的传质速率。
对于较宽的水沟，在较大水沟内设置分隔板将较宽的沟渠分割为较窄的沟渠，以较窄的水沟为沟渠，在沟渠内设置上隔板、下隔板和表层水隔板。
所述的沟渠内设分隔板将沟渠分隔成若干沟渠，在分隔板分割成的沟渠内设置上隔板、下隔板和表层水隔板。
所述的下隔板的顶部较宽时，以下隔板的顶部作为表层水隔板使用。
所述的下隔板的高度大于下隔板与上隔板间距的4倍时，以下隔板的顶部作为表层水隔板使用。
所述的沟渠的两端设池壁使沟渠作为池体。
本发明一种无动力水体复氧的方法和设施，与现有技术相比较的有益效果是：
通过设置上隔板和下隔板使得，水体在流动的过程中加强表层水与深层水的交换，提高水体复氧的传质速率。
在下隔板的顶部设置表层水隔板，避免水流短路，增加水体在表层流动过程中吸收的溶解氧含量。
当下隔板的高度大于下隔板与上隔板间距的4倍时，水流短路的影响较小，不需设置表层水隔板。
与跌水曝气相比本发明所需的高差较小，使用的范围更广泛，也更为节能。
与机械曝气相比，本发明不需要供电，减少了大量的投资和运行费用。
水体中溶解氧含量提高后，水体中COD、BOD、氨氮等耗氧污染物被降解，去除了水体中染物。
附图说明
图1为本发明的平面布置示意图。
图2为本发明的1-1剖面图。
其中，1沟渠，2下隔板，3上隔板，4表层水隔板。
具体实施方式
一种无动力水体复氧的方法和设施。包括沟渠1，其特征在于：沟渠1内设置下隔板2、上隔板3和表层水隔板4；其中下隔板2与沟渠1的底部、沟壁和表层水隔板4密封，表层水隔板4的顶部水平设置，表层水隔板4的顶部低于水面；上隔板3与沟渠1的沟壁密封，上隔板3的顶部高于水面，上隔板3的底部留有过水孔；水体流入沟渠1后，在下隔板2的阻隔作用下向上流动至表层水隔板4顶部吸收空气中的氧气增加溶解氧含量，在上隔板3的阻隔作用下向下流动，将溶解氧带入下层水体，水体在下隔板2和上隔板3的作用下多次完成表层水和下层水的交换，提高水体复氧的传质速率。
以上所述为本发明的较佳的实施例，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，比如在沟渠1上设置格栅、沉砂池、沉淀池等预处理设施，在下隔板2和上隔板3之间设填料，在下隔板之下设排泥设施等，均应包含在本发明的保护范围内。
Claims (5)
1.一种无动力水体复氧的方法和设施，其特征在于包括沟渠（1），其特征在于：沟渠（1）内设置下隔板（2）、上隔板（3）和表层水隔板（4）；其中下隔板（2）与沟渠（1）的底部、沟壁和表层水隔板（4）密封，表层水隔板（4）的顶部水平设置，表层水隔板（4）的顶部低于水面；上隔板（3）与沟渠（1）的沟壁密封，上隔板（3）的顶部高于水面，上隔板（3）的底部留有过水孔；水体流入沟渠（1）后，在下隔板（2）的阻隔作用下向上流动至表层水隔板（4）顶部吸收空气中的氧气增加溶解氧含量，在上隔板（3）的阻隔作用下向下流动，将溶解氧带入下层水体，水体在下隔板（2）和上隔板的（3）作用下多次完成表层水和下层水的交换，提高水体复氧的传质速率。
2.如权利要求1所述的一种无动力水体复氧的方法和设施，其特征在于对于较宽的水沟，在较大水沟内设置分隔板将较宽的沟渠分割为较窄的沟渠，以较窄的水沟为沟渠（1），在沟渠（1）内设置下隔板（2）、上隔板（3）和表层水隔板（4）。
3.如权利要求1所述的一种无动力水体复氧的方法和设施，其特征在于所述的下隔板（2）的顶部较宽时，以下隔板（2）的顶部作为表层水隔板（4）使用。
4.如权利要求1所述的一种无动力水体复氧的方法和设施，其特征在于所述的下隔板（2）的高度大于下隔板（2）与上隔板（3）间距的4倍时，以下隔板（2）的顶部作为表层水隔板（4）使用。
5.如权利要求1所述的一种无动力曝气的方法，所述的沟渠（1）的两端设池壁使沟渠作为池体使用。
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