CN202080944U - 新型水力旋涡流生化塔 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种新型水力旋涡流生化塔，包括进水管、增压泵、旋涡流反应室、环形挡流板、排水管、泥水分离室、污泥回流管和悬浮生物填料，进水管与增压泵连接，增压泵与旋涡流反应室之间设有射流曝气器，环形挡流板和泥水分离室均设在旋涡流反应室内，环形挡流板固定在旋涡流反应室的顶端，排水管连接在环形挡流板上，并贯穿旋涡流反应室，环形挡流板内置有环形溢流槽与排水管配合，泥水分离室位于环形挡流板下方，泥水分离室与环形挡流板之间形成溢流潜孔，污泥回流管连接在泥水分离室的下端。本实用新型使气-液-固三相反应，在流体中形成合理的微物理-微生态环境，实现更快、更高效传质，实现高度可调和立体迭置，集中控制管理，同步运行。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种污水处理装置，特别是新型水力旋涡流生化塔。
背景技术
活性污泥、污水处理过程中都会用到生化反应器，但是现有的生化反应器在工作原理概念和工作状态模型上存在着明显的局限性，主要表现为一下五点；
(1)曝气：气泡过大、气泡运行路径短，或者微气泡阻力和耗能较高；
(2)高度：活性污泥床高度对反应区的水流影响较大，且鼓风机的风压的具有局限性；
(3)有效容积：反应器有死区，难以实现均匀布水、布气和氧的有效传质；
(4)生物量：生物量少，容易流失；
(5)分散性：各处理单元独立设置，不利于同步运行和集中控制管理。
实用新型内容
本实用新型的目的是为了解决上述现有技术的不足而提供一种能使气-液-固三相充分接触混合反应，在流体中形成更为合理的微物理-微生态环境，达到更快、更高效传质这一核心目的，并且实现高度可调和立体迭置功能，集中控制管理，同步运行的新型水力旋涡流生化塔。
为了实现上述目的，本实用新型所设计的新型水力旋涡流生化塔，包括进水管、增压泵、旋涡流反应室、环形挡流板、排水管、泥水分离室、污泥回流管和悬浮生物填料，其特征是进水管与增压泵连接，增压泵与旋涡流反应室之间设有射流曝气器，增压泵与射流曝气器连接，射流曝气器与旋涡流反应室连接，环形挡流板、泥水分离室和悬浮生物填料均设在旋涡流反应室内，环形挡流板固定在旋涡流反应室的顶端，排水管连接在环形挡流板上，并贯穿旋涡流反应室筒壁，环形挡流板内置有环形溢流槽与排水管配合，泥水分离室位于环形挡流板的下方，泥水分离室与环形挡流板之间形成溢流潜孔，污泥回流管密 封连接在泥水分离室的下端，旋涡流反应室的底端连接有排空管。上述结构集剪切曝气、分散、混合、气泡水平/垂直/环周转移、活性污泥悬浮生长、同步过程耦合于一体，能使气-液-固三相充分接触混合反应，在流体中形成更为合理的微物理-微生态环境，达到更快、更高效传质这一核心目的，并且实现高度可调和立体迭置功能，集中控制管理，同步运行。
作为优选，所述射流曝气器为可调冲压式射流曝气器，可调冲压式射流曝气器包括一级吸气管、二级吸气管、一级喷射嘴、二级喷射嘴和末端喉管，一及喷射嘴、二级喷射嘴和末端喉管为串联结构，二级喷射嘴位于一级喷射嘴和末端喉管之间，一级进气管与一级喷射嘴连通，二级进气管一端与一级进气管连通，另一端与二级喷射嘴连通，一级进气管上的进气口与二级进气管接口之间设有进气调节阀，可调冲压式射流曝气器的末端喉管沿旋涡流反应室筒体外壳的切线方向与筒壁连接，并与旋涡流反应室连通。该优选方案降低了正压供气能耗、提高了二次喷射效率、实现了螺旋式气-水混合方式、水流流速可调控，并且保证喷射的水流沿旋涡流反应室筒体外壳的切线方向进入旋涡流反应室。
为了导流螺旋上升，促进剪切混合，并且利用重力场和旋流力场对不同密度物质作用的差异能及时地转移气泡，克服气泡汇聚，使破碎的气泡保持微米级水平，最大限度地挖掘剪切曝气的潜能，同时剪切应力促成悬浮生物填料-活性污泥自身固定化机制形成的生物聚体结构，减小螺旋上升阻力，不造成偏流，所述旋涡流反应室内设有导流叶片，导流叶片沿旋涡流反应室内壁逐层间隔设置，层距e自下而上逐级递减，叶片仰角a为10-45°，旋涡流反应室的有效水深H1/直径D1在1～2以内。
为了实现循环回流水的循环射流曝气处理，所述进水管与旋涡流反应室之间设有循环回流管，循环回流管一端与旋涡流反应室底端连通，另一端与进水管连通，进水管和循环回流管上都设有流量调节阀。
本实用新型得到的新型水力旋涡流生化塔，其集剪切曝气、分散、混合、气泡水平/垂直/环周转移、活性污泥悬浮生长、同步过程耦合于一体，能使气- 液-固三相充分接触混合反应，在流体中形成更为合理的微物理-微生态环境，达到更快、更高效传质这一核心目的，并且实现高度可调和立体迭置功能，集中控制管理，同步运行；同时所述射流曝气器为可调冲压式射流曝气器，可调冲压式射流曝气器沿旋涡流反应室筒体外壳的切线方向与漩涡流反应室筒壁连接，并与旋涡流反应室连通，其提高了二次喷射效率、实现了螺旋式气-水混合方式、水流流速可调控，并且保证喷射的水流沿旋涡流反应室筒体外壳的切线方向进入旋涡流反应室；还有所述旋涡流反应室内设有导流叶片，实现导流螺旋上升，促进剪切混合并且利用重力场和旋流力场对不同密度物质作用的差异能及时地转移气泡，克服气泡汇聚，使破碎的气泡保持微米级水平，最大限度地挖掘剪切曝气的潜能，同时剪切应力促成悬浮生物填料-活性污泥自身固定化机制形成的生物聚体结构，减小螺旋上升阻力，不造成偏流；最后所述进水管与旋涡流反应室之间设有循环回流管，实现循环回流水的循环射流曝气处理。
附图说明
图1是实施例1的前视剖面结构示意图；
图2是实施例1的俯视结构示意图；
图3是实施例2的整体结构剖视图；
图4是实施例3的整体结构示意图。
图中：进水管1、增压泵2、可调冲压式射流曝气器3、旋涡流反应式4、导流叶片5、环周布水槽6、溢流潜孔7、环形挡流板8、泥水分离室9、环形溢流槽10、排水管11、污泥回流管12、排空管13、进气口14、一级吸气管15、二级吸气管16、一级喷射嘴17、二级喷射嘴18、未端喉管19、悬浮生物填料20、进气调节阀21、循环回流管22、流量调节阀23、二级进气管接口156。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。
实施例1：
如图1、图2所示，本实用新型提供的新型水力旋涡流生化塔，包括进水 管1、增压泵2、旋涡流反应室4、环形挡流板8、排水管11、泥水分离室9、污泥回流管12和悬浮生物填料20，旋涡流反应室4的有效水深H1/直径D1为贰，进水管1与增压泵2连接，增压泵2与旋涡流反应室4之间设有射流曝气器，增压泵2与射流曝气器连接，射流曝气器与旋涡流反应室4连接，环形挡流板8、泥水分离室9和悬浮生物填料20均安装在旋涡流反应室4内，环形挡流板8固定安装在旋涡流反应室4的顶端，排水管11连接在环形挡流板8上，并贯穿旋涡流反应室4，环形挡流板8内置有环形溢流槽10与排水管11配合，泥水分离室9安装在环形挡流板8的下方，泥水分离室9的直段有效水深H2为壹点贰米，直径D2/有效水深H2为叁，锥底倾角b为45°，泥水分离室9与环形挡流板8之间形成溢流潜孔7，泥水分离室9、环形挡流板8与旋涡流反应室4之间形成环周布水槽6，污泥回流管12密封连接在泥水分离室9的下端，旋涡流反应室4的底端连接有排空管13。
其中，所述射流曝气器为可调冲压式射流曝气器3，可调冲压式射流曝气器3包括一级吸气管15、二级吸气管16、一级喷射嘴17、二级喷射嘴18和末端喉管19，一级喷射嘴17、二级喷射嘴18和末端喉管19为串联结构，二级喷射嘴18位于一级喷射嘴17和末端喉管19之间，一级进气管15与一级喷射嘴17连通，二级进气管16一端与一级进气管15连通，另一端与二级喷射嘴18连通，一级进气管15上的进气口14与二级进气管接口156之间安装有进气调节阀21，可调冲压式射流曝气器3的末端喉管19沿旋涡流反应室4筒体外壳的切线方向与筒壁连接，并与旋涡流反应室4连通，上述结构降低了正压供气能耗、提高了二次喷射效率、实现了螺旋式气-水混合方式、水流流速可调控，并且保证喷射的水流沿旋涡流反应室4筒体外壳的切线方向进入旋涡流反应室4。
工作时，待处理水由进水管1经增压泵2增压后进入可调冲压式射流曝气器3，经两次喷射并吸入空气后，气-水两相混合液进入末端喉管19，瞬时接触混合后沿旋涡流反应室4筒壁切线方向喷射进入旋涡流反应室4；此时污泥回 流管12中的活性污泥颗粒和悬浮生物填料20在高位压差和气-水混合液高速喷射所产生的负压作用下，循环回流融入喷射的气-水两相流之中，形成气-固-液三相流；三相混合液在旋涡流反应室4内螺旋上升，被泥水分离室9的底板折射变为平面辐射流后，进入顶部的环周布水槽6；含有活性污泥颗粒和悬浮生物填料20的混合液经溢流潜孔7导入泥水分离室9中进行泥水分离，而气泡从固-液相中溢出并经环形挡流板8遮挡后从顶部逸散；泥水分离后的澄清水进入环形溢流槽10，再通过排水管11排放或进入下一级处理构筑物；沉淀下来的活性污泥颗粒和悬浮生物填料20进入污泥回流管12连续回流反应。整个生化塔的沉渣可通过排空口13进行清理排放。
气泡-混合液运行路径决定接触-反应几率，本反应器使路径由传统的“活性污泥-水-气”——“浮力-深度-垂直向上式”转变为“活性污泥-悬浮生物填料20-水-气”——“浮力/离心力-多层螺旋-环周向上式”，在同等的HRT和反应器高度下，延长了气-固-液三相的运行路径，提高了生物量，增大了传质转移空间。
实施例2：
如图3所示，本实施例提供的新型水力旋涡流生化塔，其大体结构与实施例1一致，但是为了导流螺旋上升，促进剪切混合并且利用重力场和旋流力场对不同密度物质作用的差异能及时地转移气泡，克服气泡汇聚，使破碎的气泡保持微米级水平，最大限度地挖掘剪切曝气的潜能，同时剪切应力促成悬浮生物填料-活性污泥自身固定化机制形成的生物聚体结构，减小螺旋上升阻力，不造成偏流，所述旋涡流反应室4内安装有导流叶片5，导流叶片5沿旋涡流反应室4内壁逐层间隔设置，层距e自下而上逐级递减，叶片仰角a为35°。
工作时，三相混合液沿漩涡流反应室4内壁的导流叶片5形成的动态螺旋曲线上升。
实施例3：
如图4所示，本实施例提供的新型水力旋涡流生化塔，其大体结构与实施例1一致，但是为了实现循环回流水的循环射流曝气处理，所述进水管1与旋 涡流反应室4之间安装有循环回流管22，循环回流管22一端与旋涡流反应室4底端连通，另一端与进水管1连通，进水管1和循环回流管22上都设有流量调节阀23。
Claims (9)
1.一种新型水力旋涡流生化塔，包括进水管(1)、增压泵(2)、旋涡流反应室(4)、环形挡流板(8)、排水管(11)、泥水分离室(9)、污泥回流管(12)和悬浮生物填料(20)，其特征是进水管(1)与增压泵(2)连接，增压泵(2)与旋涡流反应室(4)之间设有射流曝气器，增压泵(2)与射流曝气器连接，射流曝气器与旋涡流反应室(4)连接，环形挡流板(8)、泥水分离室(9)和悬浮生物填料(20)均设在旋涡流反应室(4)内，环形挡流板(8)固定在旋涡流反应室(4)的顶端，排水管(11)连接在环形挡流板(8)上，并贯穿旋涡流反应室(4)筒壁，环形挡流板(8)内置有环形溢流槽(10)与排水管(11)配合，泥水分离室(9)位于环形挡流板(8)的下方，泥水分离室(9)与环形挡流板(8)之间形成溢流潜孔(7)，污泥回流管(12)密封连接在泥水分离室(9)的下端，旋涡流反应室(4)的底端连接有排空管(13)。
2.根据权利要求1所述的新型水力旋涡流生化塔，其特征是所述射流曝气器为可调冲压式射流曝气器(3)，可调冲压式射流曝气器(3)包括一级吸气管(15)、二级吸气管(16)、一级喷射嘴(17)、二级喷射嘴(18)和末端喉管(19)，一级喷射嘴(17)、二级喷射嘴(18)和末端喉管(19)为串联结构，二级喷射嘴(18)位于一级喷射嘴(17)和末端喉管(19)之间，一级进气管(15)与一级喷射嘴(17)连通，二级进气管(16)一端与一级进气管(15)连通，另一端与二级喷射嘴(18)连通，一级进气管(15)上的进气口(14)与二级进气管接口(156)之间设有进气调节阀(21)，可调冲压式射流曝气器(3)的末端喉管(19)沿旋涡流反应室(4)筒体外壳的切线方向与筒壁连接，并与旋涡流反应室(4)连通。
3.根据权利要求1或2所述的新型水力旋涡流生化塔，其特征是旋涡流反应室(4)的有效水深H1/直径D1在1～2以内，旋涡流反应室(4)内设有导流叶片(5)，导流叶片(5)沿旋涡流反应室(4)内壁逐层间隔设置，层距e自下而上逐级递减，叶片仰角a为10-45°。
4.根据权利要求1或2所述的新型水力旋涡流生化塔，其特征是所述泥水分离室(9)的直段有效水深为H2在1～1.5m之间，直径D2/有效水深/H2≤3.0，锥底倾角b≥45°。
5.根据权利要求3所述的新型水力旋涡流生化塔，其特征是所述泥水分离室(9)的直段有效水深为H2在1～1.5m之间，直径D2/有效水深H2≤3.0，锥底倾角b≥45°。
6.根据权利要求1或2所述的新型水力旋涡流生化塔，其特征是进水管(1)与旋涡流反应室(4)之间设有循环回流管(22)，循环回流管(22)一端与旋涡流反应室(4)底端连通，另一端与进水管(1)连通，进水管(1)和循环回流管(22)上都设有流量调节阀(23)。
7.根据权利要求3所述的新型水力旋涡流生化塔，其特征是进水管(1)与旋涡流反应室(4)之间设有循环回流管(22)，循环回流管(22)一端与旋涡流反应室(4)底端连通，另一端与进水管(1)连通，进水管(1)和循环回流管(22)上都设有流量调节阀(23)。
8.根据权利要求4所述的新型水力旋涡流生化塔，其特征是进水管(1)与旋涡流反应室(4)之间设有循环回流管(22)，循环回流管(22)一端与旋涡流反应室(4)底端连通，另一端与进水管(1)连通，进水管(1)和循环回流管(22)上都设有流量调节阀(23)。
9.根据权利要求5所述的新型水力旋涡流生化塔，其特征是进水管(1)与旋涡流反应室(4)之间设有循环回流管(22)，循环回流管(22)一端与旋涡流反应室(4)底端连通，另一端与进水管(1)连通，进水管(1)和循环回流管(22)上都设有流量调节阀(23)。
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