CN1131177C - 污水治理混流增氧的方法 - Google Patents

Abstract

污水治理混流增氧的方法以旋转筒体为工具，对气液两相进行混流搅拌，首先由水泵将高压水沿切线方向注入筒体，由压气机或氧气罐将气源通过筒体内的微孔放出，筒体高速旋转，在筒内形成负压，气体迅速形成微小的气泡；气液混合体通过设有微孔的曝气器在各水域的深浅水层中释放。

Description

污水治理混流增氧的方法

本发明涉及的是一种污水治理增氧的方法，特别是一种污水治理混流增氧的方法，属于环保污水处理领域。

在我国靠近城市的较大湖泊，如昆明滇池、合肥巢湖等，输入湖泊的氮、磷总负荷中，约有50％来自城市污水，50％来自流域非点源地表径流和湖区降水，在离城市较远或者受城市工业废水、生活污水排放影响较小的湖泊、水库，如高州水库、淀山湖、南四湖等，营养负荷主要来自湖泊流域的面源污染，其氮、磷负荷约占入湖总负荷的60-70％。因此污水治理中控制污染源和水域抑藻是当前防治我国湖泊富营养化的重要环节，利用物理法进行除藻、抑藻是最安全可靠的方法之一，从现有技术的检索资料进行分析，大多充氧或充气装置均存在充氧利用率低的情况，常在25～30％。美国专利号4774031，Aire-O₂aspirator aerator(含氧抽吸充气机)，此装置用于工业与城市污水处理，充气机安装在浮艇或PVC的漂流装置上，利用岩电源作动力，马达露出水面，运转时，螺旋桨带动水高速运动，在传动轴的空气室内形成内向的压力，使空气在大气压力的推动下被吸入空气室，并使细小气泡进入螺旋桨周围的水域，该充气机的主要部件由马达、空心传动轴、在传动轴位置有空气室，以及安装在传动轴顶端的螺旋桨、扩散器等。由于该充氧机为固定式充氧机，通过组合的方式扩大充氧范围，对于流动的水体效果较好，但在不流动的水体中由于其每一台充氧机的充氧范围是一定的，且在一定时间后会与充氧区域以外的水域间形成隔离带，使得充氧效率大大降低(形成隔离带后氧的利用率低于10％)，使用范围局限性大。当此装置固定安装时，只能服务部分区域，曝气不均匀，易产生死角；装置在浮艇或PVC装置上时由于使用岸电作动力，操作不方便而且在恶劣天气情况下，不够稳定。岸电又限制了其使用范围，在实际深水及浅水中，受机械因素的影响，螺旋桨不可能做的很长或很短；在水位较低时，空气与水的接触时间较短，会降低氧传递速率；而且价格较高，能耗也较高，上述的这种充氧方法和设备不适合我国现阶段污水处理厂、中小型河道及湖泊污水处理的应用。

本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种污水治理混流增氧的方法。

本发明的技术方案如下：在废水的好氧生物处理中，需不断向处理系统输入空气，以提供基质氧化分解和微生物生长所需的氧。氧气从气相到液相的迁移过程，由于气液两相间存在一个界面，在任何流体动力学条件下，界面两侧均有一层由气体分子和液体分子组成的表面膜，在表层膜两边分别是气、液两相的主体流。在氧气的传递过程中，氧分子首先以分子扩散的方式，在气—液分子的相互作用下从气相主体穿过表面膜，在相界面上完成溶解过程，然后经过液面，进入液相主体。由于主体流中流体的充分湍动，两相中氧的浓度逐渐趋于均匀，可以认为主体流中氧分子的传质阻力趋于零；氧分子在一系列的扩散过程中，其传质阻力主要来自分子间的相互作用，整个过程需要克服的总阻力等于各步阻力之和。气液两相的物质传递速率取决于气膜与液膜分子扩散的速率，膜的厚度与传质的扩散系数成反比，相对湍流程度越强，传质的扩散系数越高，则膜的厚度越低；气液两相浓度差越大，则溶解效率越高；气液之间的接触面越大，则单位时间溶质的溶解量越大。为此，本发明以旋转筒体为工具，筒体高速旋转，对气液两相进行混流，首先由水泵将高压水注入筒体，由压气机或氧气罐将气源通过筒体内的微孔放出，在筒内形成负压，气体迅速形成微小的气泡；气液混合体通过设有微孔的曝气器在各水域的深浅水层中喷射。旋转筒体可以设置若干层套筒进行混流搅拌处理，层数可根据水质和需要确定。充入筒体的水压、气压也可根据水质的情况进行设定。本发明以移动的方式，对各类水域进行曝气增氧，没有任何如固定式曝气增氧形成的死角区。本发明还可根据实际需要移到船上。

以下进一步提供实施例：

用泵给水加压通过进水管进入筒体内进行高速旋转，在高速离心作用下形成高强旋流；进气管的气源可以是纯氧或者是空气，通过空压机或氧气罐把空气或氧气压入筒内；在混流中，水与气在筒体内充分混合，在高速流动的水流的作用下，使氧气形成微米气泡，与水气充分混合，压力使得气—液界面的张力迅速破坏，而高强紊流乘气相与液相界面消失的瞬间，完成由气相向液相的传递；充分混合的水气混合物经曝气器喷射。在高压水与高压气体剧烈混掺的过程中，增加了气水的接触时间和接触面积，打破气液两层膜，使氧分子在瞬间(1-2ms)完成从气相向液相的转化。本发明可实现气泡的平均直径在1.8μm以下，超过了美国环保组织制订的2.2μm的标准；在水位越深的地方，气体与水的接触时间也越长，氧的利用率也就越高，充氧效果越好，DO最高可达16mg/l。

本发明具有实质性特点和显著进步，本发明可用于船体上，进行全水域的曝气充氧，也可按需要用于进行完全移动式充氧，使水产生大旋流，不存在死角。完全避免曝气机产生的限域现象。在1.1KW功率条件下，流量40m³/h纯氧混流增氧系统的充氧能力为4.3kgO₂/h，动力效率为3.91kgO₂/KW.h，混合效率为0.125KW/m³，氧的利用率＞＞30％

Claims (3)

1、一种污水治理混流增氧的方法，其特征在于以旋转筒体为工具，对气液两相进行混流，首先由水泵将高压水注入筒体，由压气机或氧气罐将气源通过筒体内的微孔放出，筒体高速旋转，在筒内形成负压，气体迅速形成微小的气泡；气液混合体通过设有微孔的曝气器在各水域的深浅水层中喷射。

2、根据权利要求1所述的这种污水治理混流增氧的方法，其特征还在于以旋转筒体设置若干层套筒进行混流处理。

3、根据权利要求1所述的这种污水治理混流增氧的方法，其特征还在于采用移动的方式。