CN1431973A - 用于气体和污泥混合效率溶解度的方法和装置 - Google Patents

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Abstract

公开了一种废水处理装置。废水处理装置包括：用于贮存废水的曝气罐；位于曝气罐中的反应罐，该反应罐将废水在反应罐中循环和向废水提供氧气同时将废水纯化(purify)；用于向反应罐引入空气的空气吸入管；用于将通过空气吸入管引入的空气分散入废水以产生气泡的分散元件；和位于反应罐中用于使通过分散元件而被分散的气泡彼此碰撞、延长气泡的停留时间以增加溶解氧、和将气泡在预定方向上指引以引导废水搅拌的叶片组件。

Description

用于气体和污泥混合效率溶解度的方法和装置
技术领域
本发明涉及废水处理方法和装置，尤其涉及可通过向废水有效提供氧气和搅拌废水而改进废水处理效率的废水处理方法和装置。
背景技术
一般情况下，进行废水处理的方法是以通过微生物处理或化学氧化-还原反应将包含在水中的污染材料转化成稳定的材料来进行的。尽管已经提出了用于稳定污染材料的各种技术，但是本身并不昂贵的生物处理方法被广泛使用。
然而，由于这样生物处理方法的处理速率依赖于微生物对有机物质的自然分解速率，处理速率太低。另外，处理速率进一步依赖于如何有效提供游离氧或结合氧，和为碳源的有机物质，如何有效实现用于混合微生物和有机物质或营养物质的搅拌。
这样的生物处理方法分类为需氧处理方法和厌氧处理方法。前者用于轻微污染的废水，和后者用于高度污染的废水。
后者用于高度污染废水的原因在于高度污染的废水不能保持足够的溶解氧。
此外，可以使用曝气方法，压力溶解氧方法等来处理废水。然而，这些方法是昂贵和耗时的。
发明内容
因此，需要能够在较少支出下增加溶解氧同时有效实现废水搅拌的废水处理装置。
为满足以上需要，本发明提供一种废水处理装置，包括：用于贮存废水的曝气罐；位于曝气罐中的反应罐，反应罐将废水在其中循环并向废水提供氧气，以纯化(purify)废水；用于向反应罐引入空气的空气吸入管；用于将通过空气吸入管引入的空气分散入废水以产生气泡的分散元件；和位于反应罐中用于使通过分散元件分散的气泡彼此碰撞，延长气泡的停留时间以增加溶解氧，和将气泡在预定方向上指引以引导废水搅拌的叶片组件。
第一叶片组件包括多个扇形和彼此在预定宽度重叠的叶片，每个扇形叶片含有以预定倾斜角度固定在反应罐内圆周上的圆周端和位于反应罐中心部分上的内点，叶片的内点整体连接，因此在相邻叶片之间确定气泡通过通道。
气泡通过的通道包括通过其从反应罐下部引入气泡的入口和通过其向反应罐上部排出气泡的出口。组装叶片使得底部中心部分含有具有预定面积的圆形部分，固定轴固定在该圆形部分上，顶部中心部分含有点，因此，入口面积小于出口面积。因此，由于面积差异的作用当气泡通过叶片组件时，气泡旋转。
分散元件包括从叶片组件向下延伸的固定轴和在固定轴下端上整体形成的圆板。
在空气吸入管排出端上安装网子以向反应罐均匀提供空气。
废水处理装置可进一步包括用于搅拌废水的搅拌机构。
作为实施方案，搅拌机构包括用于连通曝气罐外部和反应罐内部的流体供应管，以从曝气罐外部提供和倾注流体到反应罐内部。
作为另一个实施方案，搅拌机构包括整体连接到位于曝气罐外部的电机组件上的搅拌叶片。
附图说明
图1是根据本发明第一优选实施方案的废水处理装置的透视图。
图2是图1所示废水处理装置的横截面图。
图3是说明图1所示第一叶片组件顶部的放大透视图。
图4是说明图1所示第一叶片组件底部的放大透视图。
图5是沿图2的线A-A取的横截面图。
图6是图1所示第一叶片组件变化图形的平面图。
图7是根据本发明第二优选实施方案的废水处理装置的透视图。
具体实施方式
以下参考附图更详细地描述本发明的优选实施方案。
图1是根据本发明第一优选实施方案的废水处理装置的透视图；图2是图1所示废水处理装置的横截面图。
如图所示，本发明的废水处理装置包括用于贮存废水9的圆筒形曝气罐1，位于圆筒形曝气罐1中用于纯化废水1的反应罐2，用于从曝气罐1外部向反应罐2引入空气的空气吸入管4，和用于通过将由空气吸入管4引入的空气分散入废水9而产生空气泡的分散元件20。
位于分散元件20以上的是用于首先让空气泡8碰撞和延长空气泡8的停留时间以增加溶解氧的第一叶片组件10。将一对流体供应管6整体连接到反应罐2的侧壁上以将流体从曝气罐1外部指引到反应罐2内部以让废水9在预定方向流动。
位于第一叶片组件10以上的是用于其次让空气泡8碰撞和进一步延长空气泡8停留时间的第二叶片组件30。
由于反应罐2是含有开放顶部和底部的圆筒体，可通过反应罐2循环贮存在曝气罐1中的废水8。反应罐2由多个焊脚3支撑以保持它的安装高度。
另外，分散元件20和第一和第二叶片组件10和20的中心部分优选位于反应罐2中心轴上，空气吸入管4在分散元件20下向中心轴延伸使得可以均匀地分散在反应罐2中产生的气泡。
空气吸入管4将由鼓风机(未示出)引入的空气指引到反应罐2内部。将Φ为约2-10mm的网子5安装在空气吸入管4的内端上以防止大量空气被突然引入空气吸入管4中。
将分散元件20整体安装在第一叶片组件10中心部分的底部上。优选情况下，分散元件20包括直径为约100mm的圆形部分22和长度小于50mm，用于将圆板22连接到第一叶片组件10中心部分的底部上的固定轴21。
因此，通过空气吸入管4引入的空气从反应罐2的内底部升高以接触分散元件20的圆板22的底部。
接触分散元件20的圆板22的空气产生进一步升高到第一叶片组件10的气泡。
第一叶片组件10包括多个叶片11，这些叶片11在反应罐2中形成圆形布置。
也就是，叶片11是扇形的和彼此在预定宽度重叠。参考图3、4和5更详的细描述第一叶片组件10。
图3和4分别是叶片组件顶部和底部的放大视图。图5是沿图2线A-A取的横截面图。
如图所示，每个扇形叶片11含有固定在反应罐2内圆周上的圆周端12和位于反应罐2中心部分上的内点。
如图6所示，每个叶片11在圆周方向以约10-70°的预定角度倾斜和安装在反应罐2内圆周壁上。
因此，相邻叶片11的相邻侧面11a以预定的宽度重叠，优选大于2cm或整个面积的1/3。
当叶片11以预定的角度倾斜时，在相邻叶片之间确定含有入口17和出口18的流体通道19。
参见图2，由分散元件20分散的气泡8经第一叶片组件10的入口和出口17和18通过液体通道19。
因此，当气泡通过液体通道19的入口17和出口18时，气泡8彼此碰撞以产生其它气泡。这允许气泡的溶解时间延长。
在第一叶片组件10底部上所形成的圆形部分21’上固定分散元件20的固定轴21。圆形部分21’具有预定面积。因此，叶片组件的底面积小于叶片组件的顶面积。此意味着叶片组件的入口面积小于叶片组件的出口面积，因此通过叶片组件的气泡由入口和出口之间的面积差异在预定方向上旋转，从而增加溶解氧。
再参见图1和2，流体供应管6整体连接到反应罐2的侧壁上第一叶片组件10的上方。成对流体供应管6通过在反应罐2侧壁上形成的孔7将曝气罐1的外部与反应罐2的内部连通。
因此，将流体6a(见图5)通过成对供应管6指引入反应罐2，因此向通过第一叶片组件10的气泡8和废水9提供圆周方向上的旋转力。此旋转力对废水9提供搅拌效果。
被施加旋转力的气泡8升高和达到第二叶片组件30。由于第二叶片组件30的形状与第一叶片组件10的形状相同，气泡8如在第一叶片组件30中那样通过第二叶片组件30。
尽管在此实施方案中公开两个叶片组件，但是，可以进一步提供另外的叶片组件。
此外，为搅拌气泡和废水，如图7所示，可以提供搅拌叶片51代替流体供应管6。
也就是，搅拌叶片51旋转地位于曝气罐58中。即，搅拌叶片51旋转地固定在连接轴55上，设计连接轴以通过电机组件(未示出)旋转，因此旋转搅拌叶片51。
通过第一叶片组件52的气泡57由搅拌叶片51搅拌和通过曝气罐58的内部。
含有搅拌叶片51的废水处理装置适用于这样的情况：其中仅由搅拌叶片51搅拌废水而不提供空气。
如上所述，由于设计废水处理装置以将气体如二氧化碳，氨等溶入废水中，因此可以进一步增强生物处理。
更详细地描述上述废水处理装置的操作。
参见图2，首先将空气通过空气吸入管4从曝气罐1外部引入反应罐2内部。
引入反应罐2的空气从废水产生气泡8。气泡8由气泡和废水之间的密度差异所产生的势能而升高，然后采用预定的压力接触分散元件20的圆板22。在此点，安装在空气吸入管4内端上的网子5更有效地通过控制排出空气的数量而分散空气。
接触分散元件20上圆板22的气泡8在所有方向上分散和到达第一叶片组件10。
到达第一叶片组件10的气泡被引入入口17，沿流体通道19向上流动，然后在第一叶片组件10以上通过出口18被排出。
因此，引入气泡的数目大于排出气泡的数目，非表面面积被增加，因此气泡在废水中的停留时间被延长。
此外，由于叶片11在一个方向以预定角度α倾斜，通过第一叶片组件10的气泡8在预定方向旋转剩余的气泡。这对废水提供了搅拌效果。
连接到反应罐2的侧壁上的流体供应管6采用预定压力将流体6a倾入反应罐2中。倾注的流体6a在反应罐2中产生涡旋，以搅拌污泥或废水。
进行使用本发明上述废水处理装置和常规空气分散系统来纯化自来水的一系列测试。
将相同的测试条件如测试温度、水体积和引入空气数量施加到本发明的废水处理装置和常规空气分散系统中。根据从溶解氧变成0.2mg/L的点到预定起泡的时间的经过，使用Na2和SO3以观察溶解氧(DO)的增加情况。
测试结果如下：
(测试条件：水温度：20℃，使用的水量：1.5m3，引入空气数量：250l/min)测试结果表
    本发明 盘类型空气分散系统
空气量(l/min)/功率(W)     1.3     1
在增加DO到4mg/L中花费的时间(min)     5     10
在增加DO到8mg/L中花费的时间(min)     20     30
如表所示，当使用本发明的废水处理装置在废水中溶解空气时，与常规盘类型空气分散系统相比，溶解氧的效率得以极大改进。
根据本发明的废水处理装置的优点如下：
首先，由于可通过空气吸入管有效地提供氧气，因此可以使用低功率系统，从而节省功率成本。
其次，由于提供到反应罐的气泡彼此碰撞，同时在不提供特别的能量的情况下，提供到反应罐的气泡在由气泡和废水之间的密度差异而升高之后通过叶片组件，因此，可以延长气泡在废水中的停留时间，从而改进溶解氧效率。
第三，由于通过流体供应管将流体倾入反应罐，废水由倾入的流体搅拌和叶片组件可向废水提供搅拌效果，考虑到消耗的功率搅拌效率得以改进。
第四，由于用于将空气引入反应罐的空气吸入管结构简单，因此，可以防止空气吸入管被堵塞。
第五，由于从流体供应管倾注的流体允许废水的搅拌，系统起搅拌系统以及溶解系统的功能。
尽管已经结合目前考虑为最实际和优选的实施方案来描述本发明，然而，应当理解的是本发明并不限于公开的实施方案，而且相反地，本发明旨在覆盖包括在所附权利要求精神和范围中的各种改进和同等装置。

Claims (8)

1.一种废水处理装置，包括：
用于贮存废水的曝气罐；
位于曝气罐中的反应罐，将废水在反应罐中循环和向废水提供氧气的同时将废水纯化(purify)；
用于向反应罐引入空气的空气吸入管；
用于将通过空气吸入管引入的空气分散入废水以产生气泡的分散元件；和
位于反应罐中用于使通过分散元件而被分散的气泡彼此碰撞、延长气泡的停留时间以增加溶解氧、和将气泡在预定方向上指引以引导废水搅拌的叶片组件。
2.权利要求1的废水处理装置，其中第一叶片组件包括多个扇形和彼此在预定宽度重叠的叶片，每个扇形叶片含有在预定倾斜角下固定在反应罐内圆周上的圆周端和位于反应罐中心部分上的内点，叶片的内点整体彼此连接，因此在相邻叶片之间确定气泡通过通道。
3.权利要求2的废水处理装置，其中气泡通过的通道包括通过其从反应罐下部引入气泡的入口和通过其向反应罐上部排出气泡的出口，在叶片组件的底部上，叶片组件提供具有预定面积的圆形部分，圆形部分上有用于支撑分散元件以使得叶片组件的底面积小于叶片组件的顶面积的固定轴，该固定轴使通过底面积与顶面积之间的气泡旋转。
4.权利要求1的废水处理装置，其中分散元件包括从叶片组件向下延伸的固定轴和在固定轴下端上整体形成的圆板。
5.权利要求1的废水处理装置，其中在空气吸入管排出端上安装网子以向反应罐均匀提供空气。
6.权利要求1的废水处理装置，进一步包括用于搅拌废水的搅拌机构。
7.权利要求6的废水处理装置，其中搅拌机构包括用于连通曝气罐外部和反应罐内部，因此从曝气罐外部提供和倾注流体到反应罐内部的流体供应管。
8.权利要求6的废水处理装置，其中搅拌机构包括整体连接到位于曝气罐外部的电机组件上的搅拌叶片。
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