CN1364731A - 活性污泥法中使用的射流曝气反应器及其射流曝气工艺 - Google Patents

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Abstract

一种活性污泥法中使用的射流曝气反应器及其射流曝气工艺,涉及一种污水处理曝气方式及设备。本发明针对目前使用的射流曝气反应器存在的射流边界区域推动性能差,喷嘴射流剪切和服务面积小等缺陷,提供一种新结构的射流曝气反应器及其射流曝气工艺。本发明的特点是在反应器的底部同轴安装一个含有液体驱动喷嘴、固定锥体、分布平板及环形间隙的射流曝气器以及设置在反应器中上部的撞击面。气－液两相流在撞击面相向撞击,形成稳定的从外向内的气－液循环,因而能改善气泡的空间分布,减少气泡聚并,增大射流曝气器的服务面积,保持整个反应器均匀的能量分布速率,有效地提高传质和传能效率。

Description

活性污泥法中使用的射流曝气反应器及其射流曝气工艺
技术领域
本发明涉及一种污水处理曝气方式及设备，特别涉及一种活性污泥法中使用的射流曝气反应器及其射流曝气工艺。
背景技术
射流曝气作为继鼓风曝气和机械曝气之后的第三类曝气方法，利用射流的紊动运动和剪切作用，切割气体和活性污泥絮体，产生微气泡和增强污泥活性的优势，获得极高的氧传递速率，以及构造简单、运行可靠、投资费用低等优点，在污水处理中具有极大的技术和经济潜力。但是，目前普遍采用的自吸或供气式单相和两相喷嘴射流曝气器，如水射扩散器和气水冲击式扩散器等.参见《射流泵技术的理论及应用》，陆宏圻，水利电力出版社，P245-246)和《曝气的理论与实践》，羊寿生，中国建筑工业出版社，P85。由于射流边界区域推动性能差，喷嘴的射流剪切和服务面积小，导致氧利用率下降；驱动射流工作水量不足，补充循环水量大，造成充氧动力效率和生产能力降低。从而影响了射流曝气器的推广应用。
发明内容
本发明的目的在于提供一种新结构的射流曝气反应器及其射流曝气工艺，采用冲击壁面射流的结构形式和撞击循环的工艺流程，以增大射流曝气器的服务面积，减少气泡聚并，并获得均匀的气泡空间分布和适当的循环速度，有效地提高传质和传能效率。
本发明是通过如下技术方案实现的：
一种活性污泥法中使用的射流曝气反应器，含有其内部设有导流筒的射流循环反应器，污泥回流分布器及其设置在反应器底部的射流曝气器，其特征在于所述的射流曝气器主要含有液体驱动喷嘴，与液体驱动喷嘴同轴安装的固定锥体及中心设有气体通道的分布平板，所述固定锥体采用带环形间隙的弧型凹面锥体，并固定在分布平板上，其园弧与分布平板相切，所述环形间隙与气体通道相通，在射流循环反应器的中上部设有撞击面。
上述污泥回流分布器设置在反应器的中下部，采用穿孔管并与导流筒同轴安装。污泥回流分布器的孔眼为倾斜孔，其倾斜角为10°～15°。
一种采用上述活性污泥法中使用的射流曝气工艺方法，该工艺方法的特征在于：
a.通过安装在反应器底部并与其同心的液体驱动喷嘴使液体形成轴向射流，被设置在喷嘴上部的带有环形间隙的同轴锥体导向后，形成经向液体束；
b.将压缩空气从锥体的上部以一定的流速通过环形间隙进入液体，被径向液体束剪切分散形成微气泡的湍流气-液两相流；
c.上述湍流气-液两相流以一定的流速通过设置在锥体上部的分布平板，使其作径向对称扩散，并与周围液体作二次混合，然后沿内外筒环形空间上升；
d.上升的气-液两相流通过设置在反应器中上部的撞击面相向撞击，部分撞击流通过同轴导流筒，并随污泥回流分布器动力输入量的增加而向下移动，形成稳定的从外向内的气-液循环。
上述工艺方法中，所用的液体驱动喷嘴的流速为20～25m/s。所用的环形间隙的气体出口流速为48～53m/s。所用的污泥回流分布器孔眼的流速为5-8m/s。
上述工艺方法由于采用冲击壁面射流的结构形式和撞击循环的工艺流程，因而能改善气泡的空间分布，减少气泡聚并，增大射流曝气器的服务面积，强化传质传能，延长气液接触时间，保持整个反应器均匀的能量分布速率。
附图说明
图1为本发明的射流曝气反应器剖面图。
图2为本发明的射流曝气器的剖面图。
具体实施方式
下面结合附图具体说明本发明的具体结构及工艺方法：
图1为一种活性污泥法中使用的射流曝气反应器剖面图。该射流曝气反应器主要包括导流筒1，射流循环反应器2，污泥回流分布器3，设置在反应器底部并与其同心配置的射流曝气器4，设置在反应器中上部的撞击面10。射流曝气反应器分上下反应器两部分。射流曝气器(如图2所示)主要包括液体驱动喷嘴5，固定锥体6，分布平板7，环形间隙8，气体通道9。
液体驱动喷嘴5选用圆锥收敛型喷嘴，保持喷口流速为20-25m/s，并根据流量及喷口流速确定其几何尺寸。
固定锥体6采用弧型凹面锥体，以减少撞击损失，并起到射流扩散引导的作用，其圆弧与分布平板相切，材料采用耐磨损、耐腐蚀特种钢。
上述弧型凹面锥体圆弧半径、圆锥收敛型喷嘴与弧型凹面锥体之间的距离、分布平板的直径均可根据喷嘴内径确定。
为防止作用在导流筒下流液中气泡上的浮力大于向下的拖带力，导致气泡上升或悬浮，出现相分离，无法完成气体循环。两相流体和单相流体的边界将随污泥回流喷嘴动力输入量的增加而向下移动，可得到稳态的气体流动。污泥回流分布器3设置在下反应器的中下部并与导流筒1同轴安装，采用穿孔管，孔眼为倾斜孔，倾斜角为10°～15°，孔眼流速为5-8m/s，分布器安装高度与下反应器外直径确定，污泥回流比r＝50-80％。
射流循环反应器仅在靠近射流曝气器喷嘴的那一部分容积中获到极高的氧总转移系数，其余部分与鼓泡塔差不多，具有局限性和潜力。在反应器的中上部设置撞击面10，气-液两相流在撞击面相向撞击，在撞击区内气相进一步分散，造成强烈的湍动和很大的传质表面积，从而强化了传质。撞击面10采用标准蝶形封头形式。
反应器采用钢结构，其直径由
Figure A0113486200051
确定，Q为液体流量，A为反应器横截面积。
气液比
本发明所述的射流曝气反应器可达到如下性能指标：氧总转移系数KLa＝1.5-2.5/min，氧利用率EA＝60-80％，理论动力效率EP＝3.4-3.8kgO2/KW.h，服务面积A＝3-15m2，容积负荷U＝10-20kgCOD/m3.d，COD去除率η＝82-90％，停留时间HRT＝1-1.5h，从而增大射流曝气器的服务面积，提高氧利用率和充氧动力效率。

Claims (7)

1、一种射流曝气反应器，包括其内部设有导流筒的射流循环反应器，污泥回流分布器及其设置在反应器底部的射流曝气器，其特征在于所述的射流曝气器主要含有液体驱动喷嘴，与液体驱动喷嘴同轴安装的固定锥体及中心设有气体通道的分布平板，所述固定锥体采用带环形间隙的弧型凹面锥体，并固定在分布平板上，其园弧与分布平板相切，所述环形间隙与气体通道相通，在射流循环反应器的中上部设有撞击面。
2、按照权利要求1所述的一种射流曝气反应器，其特征在于所述的污泥回流分布器设置在反应器的中下部，采用穿孔管并与导流筒同轴安装。
3、按照权利要求1或2所述的一种射流曝气反应器，其特征在于所述的污泥回流分布器的孔眼为倾斜孔，其倾斜角为10°～15°。
4、采用如权利要求1活性污泥法中使用的射流曝气工艺方法，其方法的特征在于：
(1)通过安装在反应器底部并与其同心的液体驱动喷嘴形成轴向射流，被带有环形间隙的同轴锥体导向后，形成经向液体束；
(2)将压缩空气从锥体的上部以一定的流速通过环形间隙进入液体，被径向液体束剪切分散形成微气泡的湍流气-液两相流；
(3)上述湍流气-液两相流以一定的流速通过设置在锥体上部的分布平板，使其作径向对称扩散，并与周围液体作二次混合，然后沿内外筒环形空间上升；
(4)通过设置在下反应器顶部的撞击面，使上升的气-液两相流在撞击面相向撞击，部分撞击流通过同轴导流筒，并随污泥回流分布器动力输入量的增加而向下移动，形成稳定的从外向内的气-液循环。
5、按照权利要求4所述的方法，其特征在于所述的液体驱动喷嘴的流速为20～25m/s。
6、按照权利要求4或5所述的方法，其特征在于所述的环形间隙的气体出口流速为48～53m/s。
7、按照权利要求4或5所述的方法，其特征在于所述的污泥回流分布器孔眼的流速为5-8m/s。
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