CN217265052U - 一种置有高效旋流曝气器和沉降罐的生化塔 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种置有高效旋流曝气器和沉降罐的生化塔，包括生化塔外筒，所述生化塔外筒的顶部设有拱形盖板，所述拱形盖板上设有观察孔、呼吸阀和废气出口；所述生化塔外筒的侧壁上分别设有污水入口、空气入口、污泥出口、出水口和人孔；所述生化塔外筒内设有内筒，所述内筒设置在生化塔外筒的中轴线上，所述内筒包括圆柱体和锥斗，所述圆柱体连通锥体，所述锥体设置在生化塔外筒的下段，所述锥体通过支座设置在生化塔外筒塔底内；所述锥体的底部通过排泥管连接污泥出口；所述内筒内设有导流管，所述导流管的顶部设有导流渠，所述导流管的底部设有布水器，所述内筒上设有出水堰，所述出水堰通过管道连接出水口。

Description

一种置有高效旋流曝气器和沉降罐的生化塔

技术领域

本发明涉及环保领域，特别是一种置有高效旋流曝气器和沉降罐的生化塔，可应用于各种污水的生化处理。

背景技术

生物处理是利用微生物在好氧条件下将污水中的有机污染物分解为二氧化碳和水，达到净化污水的目的。它具有处理设施简单、出水水质好、处理成本低、对环境友好等优点，是最常用的污水处理工艺。生物处理的主体设施为生化池，传统的生化池采用钢筋混凝土结构，有效水深一般为5～6米。由于生物降解反应的速率低，污水在生化池内的水力停留时间较长。对于低浓度、易降解的生活污水，停留时间从几小时至时机小时；对于难降解的化工污水，停留时间往往需要几十个小时。因此，传统的生化池存在容积大、占地面积大的问题。

为了减小生化池容积，目前的研究成果主要集中在如何增加生化池的微生物量，如：在生化池内填充比表面积更大的生物载体，以提高单位容积内微生物量的生物膜技术；采用超滤膜代替二沉池，最大化地截留活性污泥，以提高生化池内活性污泥浓度的膜生物反应器（MBR）等。这些技术对减小生化池容积、节省占地面积取得了较好的效果。但是，生物载体和MBR膜不仅增加了工程投资，还存在维护、更换方面的成本，并增加了操作管理的难度。

另外，生物处理系统的处理成本主要来自电耗，约占60%~80%；而曝气风机是最大的用电设备，其电耗可占生物处理系统总电耗的80%以上。采用高效率的磁悬浮风机、空气悬浮风机是节省曝气风机电耗的途径之一，提高氧气利用率是另一个降低电耗的重要途径。因氧气利用率随着生化池水深的增加而提高，增加生化池有效水深可以大幅提高氧气利用率，即大幅减少曝气风量。虽然水深的增加需要提高曝气风机的升压，但综合能耗有大幅度降低。

所以，采用生化塔代替传统的生化池是污水处理领域一个重大的技术革新。

国内已公开若干生化塔发明专利或实用新型专利，但存在结构复杂、设备投资高、维护困难，曝气器效率低等问题，或者自下而上分隔为缺氧区、好氧区和沉淀区，并没有增加好氧反应池的水深只起到节省占地面积的作用，没有降低曝气能耗。如：

专利号为ZL 02268427.1的“曝气生化塔”，采用栅板将塔体分隔为上半部和下半部，中间填充彗星球。它是一种生物膜法工艺，存在填料堵塞、维修和更换困难的问题。

专利号为ZL 201610428935.9的“一种塔式好氧降解反应器”，包括上部的好氧降解区和下部的缺氧反应区，曝气系统设置在反应器水面下4-5米。该反应器好氧区的水深与传统的生化池无区别，节省的占地面积有限，无节能效果。

专利号为ZL 200820146102.4的“顶置式喷射曝气生化塔”，包括内筒体、外筒体、喷射器和循环水管，喷射器的顶部开设有进气口，由喷射器内部产生的负压吸入空气。因射流曝气产生的气泡直径大，氧利用率是各种曝气型式中最低的，所以该生化塔的动力消耗大；另外，空气密度小，从顶部往下喷射气水混合液时，气泡很难到达生化塔下部，造成下部混合液缺氧。

专利号为201910738714.5的“一种节能型塔式内循环反应器”，包括内塔、外塔、进水布水管和产水管，内塔内部上端设置有MBR膜反应单元，外塔与内塔之间设有好氧生物膜反应区、缺氧厌氧生物膜反应区和泥池区，好氧生物膜反应区内填设有好氧生物填料，缺氧厌氧生物膜反应区内填设有缺氧厌氧生物填料。它是一种生物膜法工艺和膜生物反应器的组合，存在的不足包括：生物填料易堵塞，维修和更换困难；超滤膜需要经常清洗和反洗，运行管理复杂且成本高；曝气器位于MBR膜反应单元的正下方，水深较低，氧利用率不高等。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种高效旋流曝气器，它具有曝气量大、无堵塞、免维护、耐腐蚀等优点。采用该高效旋流曝气器的生化塔可解决钢筋混凝土生化池占地面积大、动力消耗高的问题，解决现有生化塔结构复杂、设备投资高、维护困难的问题，具有高径比大、节省占地；氧利用率高、节省能耗；结构简单、免维护等优点。

为了实现上述目的，本实用新型采用了如下技术方案：

一种置有高效旋流曝气器和沉降罐的生化塔，包括生化塔外筒，所述生化塔外筒的顶部设有拱形盖板，所述拱形盖板上设有观察孔、呼吸阀和废气出口；所述生化塔外筒的侧壁上分别设有污水入口、空气入口、污泥出口、出水口和人孔；所述生化塔外筒内设有内筒，所述内筒设置在生化塔外筒的中轴线上，所述内筒包括圆柱体和锥斗，所述圆柱体连通锥体，所述锥体设置在生化塔外筒的下段，所述锥体通过支座设置在生化塔外筒塔底内；所述锥体的底部通过排泥管连接污泥出口；所述内筒内设有导流管，所述导流管的顶部设有导流渠，所述导流管的底部设有布水器，所述内筒上设有出水堰，所述出水堰通过管道连接出水口。

优选地，所述污泥出口的一输出口连接直排，所述污泥出口的另一输出口通过管道连污水泵。

优选地，所述的内筒的外壁设有一圈回流槽和若干回流管，所述的回流管沿内筒的圆柱体的外壁延伸至锥斗的外壁。

优选地，所述生化塔外筒的底部设有污水分配管和空气分配管，所述污水分配管和空气分配管上设有若干根污水支管和空气支管，所述每根污水支管和空气支管连接一组高效旋流曝气器，生化塔外筒外分别设有污水泵和曝气风机，所述污水泵和曝气风机分别通过污水入口和空气入口与所述污水分配管和空气分配管连接。

优选地，所述污水分配管和空气分配管设置在生化塔外筒的底部并位于内筒的周围。

优选地，所述污水分配管和空气分配管在生化塔外筒的底部分布设置成同心环状布置。

优选地，所述高效旋流曝气器包括依次连接的进水口、气水混合区、扩散管和出口；所述进水口与污水分配管上的污水支管连接，进气口与空气分配管上的空气支管连接；所述气水混合区采用圆柱形结构，所述气水混合区的内壁设有不规则条状，所述进气口切向设置在混合区的一侧。

优选地，所述所述扩散管为变截面，所述扩散管的上部采用圆形结构，所述扩散管的下部过渡呈扁长形并连接出口。

优选地，所述生化塔外筒采用钢制结构，所述生化塔外筒的高度采用12~25米。

优选地，所述的布水器为周边均布小孔的圆柱体。

与现有技术相比，本实用新型具备以下优点

1、本实用新型采用的生化塔外筒为圆柱体，顶部为拱形盖板，密封性好。外筒的顶盖上设若干观察孔，方便观察塔内的混合情况、曝气情况、泥水分离效果等。顶盖上设有呼吸阀和废气出口，呼吸阀的作用是在污水进出、气温升降时，吸入或呼出一定量空气，防止塔内产生超压或负压；并可阻止塔内废气散发至大气，保证所有废气进入废气处理系统处理；同时避免外界干净的空气进入废气处理系统。

2、本实用新型采用的生化塔为钢制结构，外筒的高度为12~25米。传统生化池的水深一般为4~6米，该生化塔的高度是传统生化池的2~4倍以上，在相同容积情况下，采用本实用新型的生化塔可节省占地面积50%~75%。另外，氧利用率随着水深的增加而增大，6米水深时，高效旋流曝气器的氧利用率约为30%；当水深为12米时，氧利用率约为50%；当水深为25米时，氧利用率可达80%以上。因此，本实用新型的生化塔还可减少曝气量50%以上，节省能耗30%以上。

3、本实用新型采用的内筒为内置的竖流式沉降罐。与幅流式和斜板沉淀池相比，竖流式沉降罐结构简单，没有动力设备、斜板等需要维修的部件；它需要较大的高度，正好利用生化塔的高液位；内置沉降罐还可以简化管路，节省占地面积。

4、本实用新型采用的内筒外壁设有一圈回流槽和若干回流管，所述的回流管沿内筒外壁和锥斗延伸至接近生化塔底部，在旋流曝气器的提升作用下，在生化塔外筒内的底部形成微真空，自流进入回流槽的混合液就经回流管向下流至生化塔底部，无需额外的动力即可实现混合液的内循环，达到稀释进水的目的，以降低污水中某些污染物对微生物的毒性。实际应用中根据回流比确定回流管尺寸和数量。

5、本实用新型采用的高效旋流曝气器由进水口、进气口、气水混合区、扩散管和出口组成；所述的气水混合区为圆柱形，内壁有不规则条状，所述的进气口切向进入混合区，气液充分混合、撞击，将空气切割成小气泡；所述的扩散管为变截面，上部圆形，下部出口为扁长形，使气液混合物形成高速流，为生化塔内的微生物提供氧气的同时，也为泥水混合液提供了足够的混合动力；由于流道宽，不会堵塞，曝气量大，当个曝气器的曝气量可达50~100m3/h，管路较简单，安装方便；所述的高效旋流曝气器由聚丙烯材料制作。本实用新型的高效旋流曝气器具有曝气量大、无堵塞、免维护、耐腐蚀等优点，使用寿命20年以上。

附图说明

图1为本实用新型提出的一种置有高效旋流曝气器和沉降罐的生化塔的结构示意图；

图2为本实用新型提出的一种置有高效旋流曝气器和沉降罐的生化塔中高效旋流曝气器的结构示意图。

图中标号：

1、生化塔外筒；2、内筒；3、高效旋流曝气器；4、污水分配管；5、空气分配管；6、污水支管；7、空气支管；11、污水入口,12、空气入口；13、污泥出口；14、观察孔；15、呼吸阀,16、废气出口；17、出水口；18、人孔；19、曝气风机；20、污水泵；21、支座；22、导流渠；23、导流管24、布水器；25、出水堰；26、回流槽；27、回流管；30、排泥管；31、进水口；32、进气口；33、气水混合区；34、扩散管；35、出口。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。

如图1和图2所示，为本实用新型提供的一种置有高效旋流曝气器和沉降罐的生化塔，包括生化塔外筒1、内筒2、高效旋流曝气器3、污水分配管4和空气分配管5；生化塔外筒1的顶部设有拱形盖板，所述拱形盖板上设有观察孔14、呼吸阀15和废气出口16，观察孔14方便观察塔内的混合情况、曝气情况、泥水分离效果等。呼吸阀15的作用是在污水进出、气温升降时，吸入或呼出一定量空气，防止塔内产生超压或负压；废气出口16可阻止塔内废气散发至大气，保证所有废气按照图1上箭头D方向进入废气处理系统处理；同时避免外界干净的空气进入废气处理系统。

所述生化塔外筒1的侧壁上分别设有污水入口11、空气入口12、污泥出口13、出水口17和人孔18。

生化塔外筒1内安装有内置的竖流式沉降罐内筒2，该内筒2安装在生化塔外筒1的中轴线上。内筒2包括圆柱体和锥斗，所述圆柱体连通锥体，所述锥体设置在生化塔外筒1的下段，所述锥体通过支座21安装在生化塔外筒1内；所述锥体的底部通过排泥管30连接污泥出口13，污泥出口13的一输出口连接直排。内筒2采用竖流式沉降罐的结构与幅流式和斜板沉淀池相比，竖流式沉降罐结构简单，没有动力设备、斜板等需要维修的部件；它需要较大的高度，正好利用生化塔的高液位；内置沉降罐还可以简化管路，节省占地面积。

内筒2的外壁设有一圈回流槽26和若干根回流管27，所述每根回流管27均沿内筒2的圆柱体的外壁延伸至锥斗的外壁分布。整体上内筒2的锥斗接近生化塔外筒1的内筒底部。在实际应用中可以根据回流比确定回流管尺寸和数量。内筒2内设有导流管23，导流管23的顶部设有导流渠22，导流管23的底部设有布水器24，所述的布水器24为周边均布小孔的圆柱体。所述内筒2上设有出水堰25，所述出水堰25通过管道连接出水口17。

进一步，本实用新型提供的污泥出口13的一输出口连接直排，另一输出口通过管道连污水泵20，形成循环管路。

生化塔外筒1的底部设有污水分配管4和空气分配管5，所述污水分配管4和空气分配管5上分别设有若干根污水支管6和空气支管7，每根污水分配管4和空气分配管5连接一组高效旋流曝气器3，生化塔外筒1外分别设有污水泵20和曝气风机19，所述污水泵20和曝气风机19分别通过污水入口11和空气入口12与所述污水分配管4和空气分配管5连接。污水分配管4和空气分配管5设置在生化塔外筒1的底部并位于内筒2的周围，且所述污水分配管4和空气分配管5在生化塔外筒1的底部分布设置成同心环状布置。

进一步，本实用新型提供的高效旋流曝气器3采用聚丙烯材料制作，包括依次连接的进水口31、气水混合区33、扩散管34和出口35。进水口31与污水分配管4上的污水支管6连接，进气口32与空气分配管5上的空气支管7连接；所述气水混合区33采用圆柱形结构，所述气水混合区33的内壁设有不规则条状，所述进气口32切向设置在混合区33的一侧。且扩散管34采用变截面，所述扩散管34的上部采用圆形结构，所述扩散管34的下部过渡呈扁长形并连接扁出口35。空气分配管5将空气从进气口32切向的进入混合区33，气液充分混合、撞击，将空气切割成小气泡；所述的扩散管34为变截面，上部圆形，下部出口为扁长形，使气液混合物形成高速流，为生化塔内的微生物提供氧气的同时，也为泥水混合液提供了足够的混合动力；由于流道宽，不会堵塞，曝气量大，当个曝气器的曝气量可达50~100m3/h，管路较简单，安装方便；所述的高效旋流曝气器3采用聚丙烯材料制作。本实用新型提供的高效旋流曝气器3具有曝气量大、无堵塞、免维护、耐腐蚀等优点，使用寿命20年以上。

进一步，本实用新型公开的生化塔外筒1采用钢制结构，所述生化塔外筒1的高度采用12~25米。传统生化池的水深一般为4~6米，该生化塔的高度是传统生化池的2~4倍以上，在相同容积情况下，采用本实用新型的生化塔可节省占地面积50%~75%。另外，氧利用率随着水深的增加而增大，6米水深时，高效旋流曝气器的氧利用率约为30%；当水深为12米时，氧利用率约为50%；当水深为25米时，氧利用率可达80%以上。因此，本实用新型的生化塔还可减少曝气量50%以上，节省能耗30%以上。

本实用新型的工作原理如下：

S1：待处理污水A和从排泥管30回流的污泥通过外部的污水泵20加压后，经污水入口11进入生化塔外筒1内；

空气由外部曝气风机19压缩后，经空气入口12进入生化塔外筒1内；

S2：污水和回流污泥经过污水分配管4上污水支管6连接的进水口31进入混合区33；

空气经过空气分配管5上空气支管7连接的进气口32切向的进入混合区33，气液充分混合、撞击，将空气切割成小气泡；

S3：然后从出口35进入生化塔外筒1内，生化塔内的混合液和回流污泥中富含微生物，待处理污水中的有机污染物在氧气的作用下，被微生物降解为二氧化碳和水，氨氮被氧化为硝态氮，实现污水净化的目的；

S4：经生化降解的混合液通过导流渠22进入内筒2，污水由导流渠22进入导流管23，并进入导流管23连接的布水器24，通过布水器24上均布的圆柱体小孔将混合液均匀分布至内筒的四周，在重力的作用下进行泥水分离：密度大的污泥下沉至锥斗，由排泥管30经污泥出口13排出生化塔，部分作为剩余污泥按箭头C方向排放，部分由污水泵回流至生化塔；密度较小的水在上部，通过出水堰25连接的出水口17按箭头B方向排出生化塔外筒1；

同时，在内筒外壁设有一圈回流槽26和若干回流管27，回流管27沿内筒外壁和锥斗延伸至接近生化塔底部，在旋流曝气器的提升作用下，生化塔外筒1的底部形成微真空，自流进入回流槽的混合液就经回流管27向下流至生化塔外筒1的底部，达到稀释进水的目的，以降低污水中某些污染物对微生物的毒性。

本实用新型通过在生化塔外筒内置高效旋流曝气器和沉降罐，解决了钢筋混凝土生化池占地面积大、动力消耗高的问题，解决现有生化塔结构复杂、设备投资高、维护困难的问题。本实用新型采用12~25米高度的生化塔，氧利用率高、节省能耗；是一种结构简单、免维护的一体化生物处理设备。

在本实用新型的描述中，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”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实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备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实用新型的限制。

此外，术语“第一”、 “第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，根据本实用新型的技术方案及其实用新型构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种置有高效旋流曝气器和沉降罐的生化塔，包括生化塔外筒（1），所述生化塔外筒（1）的顶部设有拱形盖板，所述拱形盖板上设有观察孔（14）、呼吸阀（15）和废气出口（16）；其特征在于，所述生化塔外筒（1）的侧壁上分别设有污水入口（11）、空气入口（12）、污泥出口（13）、出水口（17）和人孔（18）；所述生化塔外筒（1）内设有内筒（2），所述内筒（2）设置在生化塔外筒（1）的中轴线上，所述内筒（2）包括圆柱体和锥斗，所述圆柱体连通锥体，所述锥体设置在生化塔外筒（1）的下段，所述锥体通过支座（21）设置在生化塔外筒（1）塔底内；所述锥体的底部通过排泥管（30）连接污泥出口（13）；所述内筒（2）内设有导流管（23），所述导流管（23）的顶部设有导流渠（22），所述导流管（23）的底部设有布水器（24），所述内筒（2）上设有出水堰（25），所述出水堰（25）通过管道连接出水口（17）。

2.根据权利要求1所述的一种置有高效旋流曝气器和沉降罐的生化塔，其特征在于，所述污泥出口（13）的一输出口连接直排，所述污泥出口（13）的另一输出口通过管道连污水泵（20）。

3.根据权利要求1所述的一种置有高效旋流曝气器和沉降罐的生化塔，其特征在于，所述的内筒（2）的外壁设有一圈回流槽（26）和若干回流管（27），所述的回流管（27）沿内筒（2）的圆柱体的外壁延伸至锥斗的外壁。

4.根据权利要求1所述的一种置有高效旋流曝气器和沉降罐的生化塔，其特征在于，所述生化塔外筒（1）的底部设有污水分配管（4）和空气分配管（5），所述污水分配管（4）和空气分配管（5）上设有若干根污水支管（6）和空气支管（7），所述每根污水支管（6）和空气支管（7）连接一组高效旋流曝气器（3），生化塔外筒（1）外分别设有污水泵（20）和曝气风机（19），所述污水泵（20）和曝气风机（19）分别通过污水入口（11）和空气入口（12）与所述污水分配管（4）和空气分配管（5）连接。

5.根据权利要求4所述的一种置有高效旋流曝气器和沉降罐的生化塔，其特征在于，所述污水分配管（4）和空气分配管（5）设置在生化塔外筒（1）的底部并位于内筒（2）的周围。

6.根据权利要求5所述的一种置有高效旋流曝气器和沉降罐的生化塔，其特征在于，所述污水分配管（4）和空气分配管（5）在生化塔外筒（1）的底部分布设置成同心环状布置。

7.根据权利要求4所述的一种置有高效旋流曝气器和沉降罐的生化塔，其特征在于，所述高效旋流曝气器（3）包括依次连接的进水口（31）、气水混合区（33）、扩散管（34）和出口（35）；所述进水口（31）与污水分配管（4）上的污水支管（6）连接，进气口（32）与空气分配管（5）上的空气支管（7）连接；所述气水混合区（33）采用圆柱形结构，所述气水混合区（33）的内壁设有不规则条状，所述进气口（32）切向设置在混合区（33）的一侧。

8.根据权利要求7所述的一种置有高效旋流曝气器和沉降罐的生化塔，其特征在于，所述扩散管（34）为变截面，所述扩散管（34）的上部采用圆形结构，所述扩散管（34）的下部过渡呈扁长形并连接出口（35）。

9.根据权利要求1所述的一种置有高效旋流曝气器和沉降罐的生化塔，其特征在于，所述生化塔外筒（1）采用钢制结构，所述生化塔外筒（1）的高度采用12~25米。

10.根据权利要求1所述的一种置有高效旋流曝气器和沉降罐的生化塔，其特征在于，所述的布水器（24）为周边均布小孔的圆柱体。

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