CN114477428A - 一种高浓污水处理用伞状射流式曝气系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高浓污水处理用伞状射流式曝气系统，曝气系统包括：射流发生器，固定在曝气池的一侧；伞状水流分散器，包括与射流口保持同轴的散射轴和伞状散射盘，水流分散器固定在射流发生器射流口的对面；高压空气散射器，设置在所述伞状散射盘内，空气散射器包括设置在伞状散射盘上的若干个散射喷嘴。有益效果是：通过高压喷射将污水射到散射盘上，通过撞击污水分散成水花，实现自然曝气，同时在通孔处形成负压，使得分散的水花局部压力降低，水体内部的臭气因低压而溢出，散射喷嘴处提供高压空气，使得污水内可以融入大量的自然氧气，污水落入曝气池中空气又释放出来，使得水体始终处于局部活动状态，有利于微生物的生长和自然曝气。

Description

一种高浓污水处理用伞状射流式曝气系统

技术领域

本发明属于生物污水处理技术领域中的曝气技术范畴，尤其涉及应用于重污染的一种高浓污水处理用伞状射流式曝气系统。

背景技术

曝气是指将空气中的氧强制向液体中转移的过程，其目的是获得足够的溶解氧。此外，曝气还有防止池内悬浮体下沉，加强池内有机物与微生物及溶解氧接触的目的。从而保证池内微生物在有充足溶解氧的条件下，对污水中有机物的氧化分解作用。活性污泥法曝气池采用的曝气方法可分为两类：气泡曝气法和表面曝气法。

目前现行的曝气装置是基于气泡曝气法和表面曝气法其中的一种进行的，其中气泡曝气分为大气泡曝气和微气泡曝气，微气泡在曝气池底部或邻近底部设置多孔陶质扩散器进行曝气，扩散器上微孔孔径约为50fzm ,可产生直径0.2毫米-0.3毫米的微小气泡，充氧效率一般为10%-30%，大气泡是利用浸没式多孔扩散器将空气气泡扩散到废水中充氧。与微气泡曝气相比较，扩散管浸没深度较浅，使用低压鼓风机，其充氧效率一般为4%-8%。

其中 CN202110360457.3专利公布了一种超微气泡曝气设备的投放装置及污水处理系统，涉及污水处理技术领域，解决了现有技术中存在的超微气泡曝气设备的安装方式容易导致污泥沉淀淤积的技术问题，但是存在高浓度粘稠污水堵塞微气泡发生器的出气孔的问题。

表面曝气是指将叶轮安装于曝气池池液表面，利用叶轮的转动实现提水和输水，使曝气池内形成环流，更新气、液接触面和不断吸氧；形成水跃，使液体剧烈搅动而裹进空气；形成低压区，吸入空气以充氧。

其中CN201020617644.2公布了一种倒伞型表面曝气机，这种倒伞型表面曝气机在叶轮片之间加设了加强板，增加了叶轮的强度，延长了叶轮的使用寿命；通过伞状叶轮来搅动污水实现曝气吗，然而对于高浓度污水这种搅拌的方式无法使得充足的空气进入水中实现溶解，只能保持高浓度水体的流动。

对于重污染的污水，由于水体内的容物量大，浓度高，水体粘稠使用微小气泡曝气容易堵死气孔，而使用大气泡曝气和表面曝气所溶氧量又不能满足重污染生物污水处理需求，供氧不足会导致微生物大量死亡，失去污水处理的作用，而使用表面曝气的方式曝气不足，溶氧量不够。

综上所述，迫切需要一种高浓污水处理用伞状射流式曝气系统来实现重污染高浓度生物污水处理曝气，为微生物提供充足的氧气。

发明内容

本发明要实现的目标是：重污染高浓度生物污水处理曝气，为微生物提供充足的氧气。

为了是想上述目标，本发明提供一种高浓污水处理用伞状射流式曝气系统。

本发明所采用的具体技术方案为：

一种高浓污水处理用伞状射流式曝气系统，曝气系统包括：

—射流发生器，固定在曝气池的一侧；

—伞状水流分散器，包括与射流口保持同轴的散射轴和伞状散射盘，水流分散器固定在射流发生器射流口的对面；

—高压空气散射器，设置在所述伞状散射盘内，空气散射器包括设置在伞状散射盘上的若干个散射喷嘴，每个散射喷嘴的靠近散射轴的一侧设有贯通伞状散射盘通孔。

—所述射流发生器射出的高压水流，射到散射盘中心的散射轴上，沿着散射盘散射成水花，在流经通孔后再流过散射喷嘴，在散射喷嘴处遇到高压空气形成局部高压供气。

采用这样的设计，射流器将曝气池中的水抽出后高压射出，射出的水流冲击到伞状水流分散器的散射盘上，水流因为散射盘的阻挡而四散成水花，后落在曝气池中形成表面曝气；

当散射盘的以伞状凸面来阻挡射流器喷出的高压水流时，形成简单的表面曝气装置；

当散射盘的以伞状凹面来阻挡射流器喷出的高压水流时，形成本案状独有的表面曝气和气泡曝气同时进行的装置：

射流器将曝气池中的水抽出后高压射出，射出的水流冲击到伞状水流分散器的散射盘的伞状凹面上，水流因为伞状凹面的阻挡而分散，然而由于分散水花的惯性，水花沿着伞状凹面快速流动，当流过散射喷嘴的靠近散射轴的一侧设有贯通伞状散射盘通孔时，就会产生文丘里现象即在通孔处产生低压区，在相同温度的情况下，压强降低，液体溶解的气体就会释放出来，此时液体内溶解的臭气就会在通孔处进行释放，当水花流过散射喷嘴时，由于散射喷嘴喷出高压空气，在于散射喷嘴处形成瞬时局部高压，在相同温度的情况下，压强越高，液体溶解空气的量越大，因此在此处处于局部高压的水花能够融入更多的氧气，此外，由于分散后的水花水量较少，经散射喷嘴喷出的高压空气吹后，进一步形成散落的体积更小的水滴，由于水滴依然在高压空气的气流中因此，在遵循在相同温度的情况下，压强越高，液体溶解空气的量越大的前提下，又增大了与空气接触的面积，进一步促进空气融入水滴中，当水滴落回曝气池中后水滴周围的高压气流消失，其周围空气压力恢复，过量溶解的空气又会从污水中溢出，在上升的过程中局部搅动污水活动，促进污水的流动，有利于微生物的新陈代新。

因此，可以看出本案中的曝气是将污水打散雾化后，进行局部增压，让空气在污水中实现过饱和，然后污水落会曝气池后，过饱和的空气又溢出污水，实现微气泡曝气和搅动污水的目的。

此外，在污水被打散雾化的过程中脱离伞状凹面的的污水，自然散落的污水不会受到散射喷嘴喷出的高压空气流的影响，会自然掉落到曝气池，形成表面曝气。

综上所述，本案的技术方案，集表面曝气和气泡曝气已经促进污水搅动于一体，共同作用促使污水水体内的氧气满足微生物的新陈代谢需求，实现生物净化污水的目的。

作为本发明的进一步改进，所述射流发生器的射流口射流方向为竖直向上或者设置向下。

由于水流分散器固定在射流发生器射流口的对面，只有当射流口射流方向为竖直向上或者设置向下时，射流才能与散射轴保持同轴的射向水流分散盘的伞状凹面。同时，也只有射流口射流方向为竖直向上或者设置向下时，射向水流分散盘的伞状凹面的水流在分散成水花时才能在重力影响下均匀的分布在水流分散盘的伞状凹面上，有助于散射喷嘴喷出的高压空气流在分散的水花处形成局部高压促进空气溶解在水中，并有助于散射喷嘴喷出的高压空气流将分散的水花雾化成更小的水滴，增大污水水滴与空气的接触面积，进一步促进空气溶解在水中。

作为本发明的进一步改进，所述散射轴为锥形，其中散射盘的表面设有若干导流槽。

由于散射轴为锥形，散射轴与散射盘的伞状凹面采用圆滑过度，高压射流射到散射盘上时，先遇到散射轴，在锥形面的导流下，分成薄薄的水层向圆周扩散，又由于散射盘的伞状凹面表面设有若干导流槽，散射的水流即在导流槽内快速流动，而所述的散射喷嘴则均匀的分布在导流槽内，对水流层进行散射喷气，使水流层进一步分散雾化成水滴，而导流槽在这一过程中将水流层分为若干各区域，当对不同的区域供给不同压力空气，在局部形成旋涡状局部气流，使得雾化更为充分，促进空气更多的融进污水水体中。

作为本发明的进一步改进，所述散射盘的散射面设有若干导流板，导流板上设有散射喷嘴。

这一改进是通过若干导流板，将水流层分为若干各区域，当对不同的区域供给不同压力空气，供气从伞状凹面和导流板所在的侧面三个方向同时进行，在局部形成旋涡状局部气流，使得雾化更为充分，促进空气更多的融进污水水体中。

作为本发明的进一步改进，散射盘套设在散射轴上并绕着散射轴转动。

采用这样的设计，打散雾化的在离开散射盘时时做向心运动的状态，这样就使得散射盘周围的打散污水形成的水雾是运动状态而不是自然漂浮的状态，有利于新鲜的空气进入该区域，与雾气水滴结合形成溶解氧，而不断进入的雾化污水也使得雾气水滴逐渐增大，最终跌落到曝气中。

作为本发明的进一步改进，所述散射盘的散射面设有若干与散射盘旋转方向相适应的流线型分流板。

由于散射盘是旋转的，因此将分割水流的隔板做成与散射盘旋转方向适应的流线型，以利于旋转和水流通过，流线型分流板将水流层分为若干各区域，当对不同的区域供给不同压力空气，在局部形成旋涡状局部气流，使得雾化更为充分，促进空气更多的融进污水水体中。

作为本发明的进一步改进，所述散射喷嘴以散射轴为轴心圆周均布，切分为多个圆周，每个周转的散射喷嘴与相邻圆周的散射喷嘴相间分布。

采用这样的设计，在伞状凹面上尽可能的在水流的路径上布置散射喷嘴，以保证所有水流都会受到散射喷嘴高压空气的作用，充分的雾化，增加污水与孔的接触面积，促进空气更多的融进污水水体中。

作为本发明的进一步改进，所述散射喷嘴设有散射装置，气流成伞状从散射喷嘴中喷出。

采用这样的设计，散射喷嘴喷出的高压空气向各个方射出，成分散的抱球状，能够覆盖更多的水流，保证每一部分水体都受到高压空气的作用而雾化。

本发明的积极效果是：

1.通过高压喷射将高浓度污水射到散射盘上，通过撞击分散盘使得污水分散成水花，增大了污水与空气的接触面积，实现高浓度污水的微小水滴自然曝气，提高溶氧量；

2.在通孔处形成负压，使得分散的水花局部压力降低，水体内部的臭气因低压而溢出，减少高浓度污水内气体污染物；

3.散射喷嘴处提供高压空气，使得分散的水花进一步雾化，与高压空气接触面积较水体分散前更大，使得污水内可以融入大量的自然氧气，

4.在水花落入水中时，因高压融入污水的自然样子因为压力降低又释放出来，使得水体始终处于局部活动状态，有利于微生物的生长和自然曝气。

附图说明

图1是本发明一种高浓污水处理用伞状射流式曝气系统的三维示意图图；

图2是本发明一种高浓污水处理用伞状射流式曝气系统的正视图；

图3是图2中所示本发明一种高浓污水处理用伞状射流式曝气系统的A-A处剖视图；

图4是图3中所示本发明一种高浓污水处理用伞状射流式曝气系统B处的放大图；

图5是本发明一种高浓污水处理用伞状射流式曝气系统中散射盘的第二种实施方式示意图；

图6是图1中所示本发明一种高浓污水处理用伞状射流式曝气系统中散射盘结构图；

图7是图3中所示本发明一种高浓污水处理用伞状射流式曝气系统中散射盘的喷气结构示意图；

图8是本发明一种高浓污水处理用伞状射流式曝气系统中工作时水流散花的流向示意图；

图9是本发明一种高浓污水处理用伞状射流式曝气系统竖直向下安装的结构示意图；

具体图例说明：

1—高压吸水泵，101—高压水管， 2—射流发生器，201—射流发生器固定面 ，3—射流管，4—高压空气散射器，401—通孔，5—伞状水流分散器，501—散射盘，502—散射轴，6—射流口，7—微气泡发生器，8—第一低压管口，9—补偿管，10—射流管，11—补偿管口，12—电动机，13—导流板，14—导流槽，15—散射喷嘴，1501—散射口，1502—束流口，1503—束流入口，16—气管，17—气动接头，18—曝气池，1801—污水液面，1802—污水。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述：

实施例：

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底” “内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

以下结合具体实施例对本发明的具体实现进行详细描述。

具体实施例一：

如图9所示一种高浓污水处理用伞状射流式曝气系统，包括固定在曝气池18上方的射流发生器固定面 201上的射流发生器2，射流发生器2通过高压水管101与高压吸水泵1连接在一起，射流发生器2还包括射流管3，射流管3的末端设有射流口6，由高压吸水泵1抽取的污水通过高压水管101进入射流发生器2，再通过射流管3后由射流口6射出。

射流口6的对面，如图2所示，也即射流口6的下方设有伞状水流分散器5，伞状水流分散器5包括散射盘501和固定在散射盘501伞状凹面中心的散射轴502，散射盘501上设有若干高压空气散射器4，如图7所示，高压空气散射器4靠近散射轴502的一侧的散射盘501上设有通孔401，通孔401贯穿散射盘501，如图7高压空气散射器4设有散射喷嘴15，散射喷嘴15包括散射口1501，束流口1502和束流入口1503，束流入口1503与气管16连接，气管16的末端连接有气动接头17。

具体使用时：

高浓度污水由高压吸水泵1抽取，通过高压水管101进入射流发生器2，再通过射流管3后由射流口6射出，当射出的污水遇到散射轴502后，由于冲击而在散射盘501的伞状凹面上变成水花，由于分散水花的惯性，水花沿着散射盘50的伞状凹面快速流动，当流过散射喷嘴15的靠近散射轴的一侧的通孔401时，就会产生文丘里现象即在通孔处产生低压区，由于在相同温度的情况下，压强降低，液体溶解的气体就会释放出来，此时液体内溶解的臭气就会在通孔401处进行释放，当水花流过散射喷嘴15时，由于散射喷嘴15喷出高压空气，在散射喷嘴15处形成瞬时局部高压，由于在相同温度的情况下，压强越高，液体溶解空气的量越大，因此在此处处于局部高压的水花能够融入更多的氧气，此外，由于分散后的水花水量较少，流经散射喷嘴15的污水为薄薄的一层，水深在5毫米以下，经散射喷嘴喷出的高压空气吹后，进一步形成散落的体积更小的水滴，由于水滴依然在高压空气的气流中，因此，在遵循在相同温度的情况下，压强越高，液体溶解空气的量越大的前提下，又增大了与空气接触的面积，进一步促进空气融入水滴中，当水滴落回曝气池18中后水滴周围的高压气流消失，其周围空气压力恢复，过量溶解的空气又会从污水中溢出，在上升的过程中局部搅动污水活动，促进污水的流动。

具体实施例二：

在具体实施例一的基础上，散射盘501的非散射面一侧设有电动机12，散射盘501套设在散射轴502上，电动机12驱动散射盘501在散射轴上转动。

打散雾化的在离开散射盘时时做向心运动的状态，这样就使得散射盘周围的打散污水形成的水雾是运动状态而不是自然漂浮的状态，有利于新鲜的空气进入该区域，与雾气水滴结合形成溶解氧，而不断进入的雾化污水也使得雾气水滴逐渐增大，最终跌落到曝气中，同时也由于相信运动延长了水滴在滑行距离，进一步增大了水滴与空气的接触时间，促进溶氧量的增加。

具体实施例三：

在具体实施例一的基础上，或者具体实施例二的基础上，散射轴502为锥形，其中散射盘501的表面设有若干导流槽14。

散射轴502为锥形，散射轴502与散射盘501的伞状凹面采用圆滑过度，高压射流射到散射盘501上时，先遇到散射轴502，在锥形面的导流下，分成薄薄的水层向圆周扩散，又由于散射盘的伞状凹面表面设有若干导流槽14，散射的水流即在导流槽14内快速流动，而所述的散射喷嘴15则均匀的分布在导流槽14内，对水流层进行散射喷气，使水流层进一步分散雾化成水滴，而导流槽14在这一过程中将水流层分为若干各区域，当对不同的区域供给不同压力空气，在局部形成旋涡状局部气流，使得雾化更为充分，促进空气更多的融进污水水体中。

具体实施例四：

在具体实施例三的基础上，散射盘501的散射面设有若干导流板13，导流板13上设有散射喷嘴15。增加了对水花的高压供气，促进污水内溶解氧气。

前述内容已经宽泛地概述出各个实施例的一些方面和特征，其应该被解释为仅是各个潜在应用的说明。其他有益结果可以通过以不同方式应用公开的信息或通过组合公开的实施例的各个方面来获得。在由权利要求限定的范围的基础上，结合附图地参考对示例性实施例的具体描述可获得其他方面和更全面的理解。

此外本发明还公开了以下技术方案：

方案一：

散射喷嘴15以散射轴502为轴心圆周均布，切分为多个圆周，每个周转的散射喷嘴15与相邻圆周的散射喷嘴15相间分布。

方案二：

散射喷嘴15设有散射装置，气流成伞状从散射喷嘴中喷出，其中散射装置包括包括散射口1501，束流口1502和束流入口1503，束流入口1503与气管16连接，气管16的末端连接有气动接头17。

高压空气从动接头17进入气管16后在束流入口1503被进一步挤压，通过束流口1502后，由于散射口1501的体积大于束流口1502的体积，高压气体在散射口1501损失掉设定的压力后进行扩散喷射达到气体散射的目的。

上述实施例对本发明做了详细说明。当然，上述说明并非对本发明的限制，本发明也不仅限于上述例子，相关技术人员在本发明的实质范围内所作出的变化、改型、添加或减少、替换，也属于本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种高浓污水处理用伞状射流式曝气系统，其特征在于，曝气系统包括：

—射流发生器，固定在曝气池的一侧；

—伞状水流分散器，包括与射流口保持同轴的散射轴和伞状散射盘，水流分散器固定在射流发生器射流口的对面；

—高压空气散射器，设置在所述伞状散射盘内，空气散射器包括设置在伞状散射盘上的若干个散射喷嘴，每个散射喷嘴的靠近散射轴的一侧设有贯通伞状散射盘通孔；

—所述射流发生器射出的高压水流，射到散射盘中心的散射轴上，沿着散射盘散射成水花，在流经通孔后再流过散射喷嘴，在散射喷嘴处遇到高压空气形成局部高压供气。

2.根据权利要求1所述一种高浓污水处理用伞状射流式曝气系统，其特征在于，所述射流发生器的射流口射流方向为竖直向上或者设置向下。

3.根据权利要求2所述一种高浓污水处理用伞状射流式曝气系统，其特征在于，所述散射轴为锥形，其中散射盘的表面设有若干导流槽。

4.根据权利要求3所述一种高浓污水处理用伞状射流式曝气系统，其特征在于，所述散射盘的散射面设有若干导流板，导流板上设有散射喷嘴。

5.根据权利要求1至4其中任意一项所述一种高浓污水处理用伞状射流式曝气系统，其特征在于，散射盘套设在散射轴上并绕着散射轴转动。

6.根据权利要求5所述一种高浓污水处理用伞状射流式曝气系统，其特征在于，所述散射盘的散射面设有若干与散射盘旋转方向相适应的流线型分流板。

7.根据权利要求6所述一种高浓污水处理用伞状射流式曝气系统，其特征在于，所述散射喷嘴以散射轴为轴心圆周均布，切分为多个圆周，每个周转的散射喷嘴与相邻圆周的散射喷嘴相间分布。

8.根据权利要求7所述一种高浓污水处理用伞状射流式曝气系统，其特征在于，所述散射喷嘴设有散射装置，气流成伞状从散射喷嘴中喷出。

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