螺旋曝气方法以及螺旋曝气池技术

本发明专利技术公开了螺旋曝气方法以及螺旋曝气池，该方法采用多个射流曝气装置共同工作进行曝气，射流曝气装置射流出口沿一定圆周方向分布，并且射流出口方向与径向呈夹角，曝气池中的污水形成旋转流动，整体流场呈螺旋上升状；污水经过曝气后由曝气池出水口流出；该曝气方法增长了曝气过程中污水流动的路径，气液两相的接触面积增加，增加了曝气池氧气的总转移系数；另一方面该曝气方法因流动分布更均匀，局部死水区区域减小，从而增加了有效曝气区域，提高了曝气效率，同时提高了曝气池的体积利用率，节省了占地空间；本发明专利技术的螺旋上升式射流曝气方法，可以提高氧利用率，同时使得螺旋曝气池的曝气效果强、结构简单、反应效率高、占地面积小、成本低。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及应用曝气工艺
，具体涉及到螺旋曝气方法及螺旋曝气池。
技术介绍
随着我国工业的不断发展，全国的污水排放量也逐年增加，其中大部分污水未经处理直接排入江河湖中，导致水域水质污染问题日益突出。为了环境的可持续发展，对污水进行净化处理越来越受到国家的重视。2011年国家“863”计划在资源环境
中提出了“污水中碳源及氮磷硫组分资源化技术”的研究计划，在国家“973”计划中也将“区域环境质量演变和污染控制”列入了重点研究方向。在污水处理中，世界发达国家普遍采用活性污泥法来控制水体的污染。活性污泥法是当前世界各国中应用最广的一种二级生物处理方法，具有处理能力高、出水水质好等优点。活性污泥法的原理是通过好氧微生物吸附和氧化污水中的有机物从而达到净化污水的目的。因此，如何使曝气池中的好氧微生物能够与充足的氧气接触反应是污水处理的关键技术。曝气池作为活性污泥反应器，是活性污泥系统的核心设备，活性污泥系统对污水的净化效果，在很大程度上取决于曝气池功能的发挥。曝气池的种类繁多，按曝气方法分可以分为鼓风曝气池、机械曝气池、机械鼓风混合曝气池和射流曝气池。鼓风曝气池多为长方廊道形，其主要特点是可以产生气泡、单个气泡气液接触面积大，但其结构复杂，占地面积大、气压损失较大、气泡分布不均匀、易堵塞、设计和维护成本过高。机械曝气池多为圆柱形或方形，其主要特点是结构简单、不易堵塞、维护简单，但其无法产生大量气泡，气泡分布不均匀，降低了反应效率。传统的曝气池多采用鼓风曝气系统和机械曝气系统。鼓风曝气系统其空气扩散装置一般为多孔材料并安装在廊道底部一侧，随着时间的积累，污水中的颗粒污染物容易沉淀在曝气池底部，堵塞空气扩散装置。另外，传统的推流式曝气池呈长方廊道形，根据污水处理量，一般都要采用2-5个廊道，来保证污水停留时间，占地面积相对较大，整体设计和维护成本过高。机械曝气系统一般采用机械旋转产生气泡，其微气泡量较低，整体反应效率不高。而射流曝气池利用射流剪切气体产生气泡，其解决了传统曝气池的缺点，具有结构简单、占地面积小、不易堵塞、投资少等优点。而且一旦曝气池开始工作，通过射流曝气设备射入的高速液体将带动沉淀在曝气池底部的颗粒污染物一起运动，不会出现堵塞的情况。传统曝气池具有曝气效果差、占地面积大、运营成本高等缺点，因此本专利技术通过对曝气池内气液两相流场特性和气相分布规律以及氧传递特性的分析研究，提出了一种全新的曝气池形式和曝气方法。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服传统曝气池反应效率低、气含率低、混合均匀性差、氧利用率低、占地面积大等不足，提供一种改善污泥处理系统的反应效率、提高氧利用率和曝气效果、减小占地面积螺旋曝气方法和利用该方法的螺旋曝气池。本专利技术提供的螺旋曝气方法，该方法包括以下步骤：1)将经过预处理的污水利用水泵提供动力，根据工程需求通过流量调节器调节合适的压力和流量，进入射流曝气装置中，并在射流曝气装置内形成高压高速的流体；2)在射流曝气装置内由于高速液体的流动卷吸作用，形成局部低压区，从而将空气卷吸进来，通过流体的剪切和拉伸作用以及气泡相互碰撞作用，形成气液混合液；3)气液混合液通过射流曝气装置的出口，以射流曝气装置出口的流量Q0、射流曝气装置出口的面积A0、射流出口速度u0的参数配置沿一定圆周方向射入曝气池，并卷起曝气池内部的活性污泥，从而在螺旋曝气池内形成活性污泥、空气、污水的曝气混合液；4)曝气混合液在曝气池中旋转、上升，最后从曝气池上端的出水槽溢出。具体的说，在所述步骤3)中，射流曝气装置出口流量Q0与曝气池的设计流量Qd相关，Q0＝Qd/n，其中n为沿圆周方向分布的射流曝气装置个数；曝气池的设计流量与处理的原污水的日平均流量及最大时流量相关，要求使得污水在曝气池中有足够的曝气和反应时间(比如工程中当曝气池的设计水力停留时间在6h以上时，以日平均流量作为曝气池的设计流量；当水力停留时间小于6h时，采用原污水的最大流量作为曝气池的设计流量)；射流曝气装置出口的面积A0和射流出口速度u0通过数值计算的方法确定，以保证曝气池上端的平均流速满足设计需求(如工程上一般要求不小于0.2m/s)。螺旋曝气池，包括曝气池池体、射流曝气装置、流量调节器、水泵、出水槽，流量调节器通过水管穿过曝气池池体与射流曝气装置相连，流量调节器与水泵之间也是通过水管相连；所述出水槽设置在曝气池池体顶部，污水从曝气池池体顶部流出；所述射流曝气装置有若干个，以曝气池的中心点为圆心沿一定圆周方向排列在曝气池底部，每个射流曝气装置到中心的距离可以相等或不等，每个曝气装置与池体中心成一定的夹角(各夹角可相等或不等)，每个射流曝气装置的射流入射方向与水平面成角度向上，曝气时射流曝气装置射入池中的气体使污水螺旋上升。进一步的，所述曝气池池体为对称形状的柱状体。作为一种优选，所述曝气池池体为圆柱体。作为一种优选，所述射流曝气装置有n个(一般取3～4个为宜)，且每个射流曝气装置与池体中心点的夹角相等。作为一种优选，所述射流曝气装置的射流入射方向沿水平面方向。本专利技术采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：本专利技术的螺旋曝气方法及螺旋曝气池，通过射流曝气装置的圆周方向分布，不需要廊道就能使污水在曝气池内呈剧烈的螺旋上升状态，在相同入口流量情况下增加了污水在曝气池内的运动行程，增大了气液两相的总体接触面积，提高了溶氧速率和反应效率；另一方面螺旋曝气方法增强了气液两相的湍流强度，流场更加均匀，有利于气液两相的充分混合，增加曝气池有效曝气体积，增大曝气池中氧的转移系数，提高污水反应效率；同时本曝气池中的活性污泥不会淤积在隔板或底部，而是随着污水不断运动，与污水充分混合，与水中的溶解氧充分接触，增强了活性污泥的活性，提高活性污泥法的处理效率。因此采用本专利技术螺旋曝气方法的曝气池可以改善整个曝气池中活性污泥处理系统的反应效率、减小占地面积、降低能耗和运行费用。附图说明以下将结合附图对本专利技术作进一步说明：图1为专利技术的螺旋曝气方法及螺旋曝气池的结构俯视示意图；图2为专利技术的螺旋曝气方法及螺旋曝气池的结构主视示意图；图3为专利技术的螺旋曝气方法及螺旋曝气池的内部流场流线示意图；图4为普通曝气池底部垂直曝气的曝气区示意图；图5为普通曝气池底部水平曝气的曝气区示意图；图6为专利技术的螺旋曝气方法及螺旋曝气池的曝气区示意图；图7为专利技术的螺旋曝气方法及螺旋曝气池的曝气区俯视示意图；图8为专利技术的螺旋曝气方法及螺旋曝气池本文档来自技高网...

【技术保护点】
螺旋曝气方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：1)将经过预处理的污水利用水泵提供动力，根据工程需求通过流量调节器调节合适的压力和流量，进入射流曝气装置中，并在射流曝气装置内形成高压高速的流体；2)在射流曝气装置内由于高速液体的流动卷吸作用，形成局部低压区，从而将空气卷吸进来，通过流体的剪切和拉伸作用以及气泡相互碰撞作用，形成气液混合液；3)气液混合液通过射流曝气装置的出口，以射流曝气装置出口的流量Q0、射流曝气装置出口的面积A0、射流出口速度u0的参数配置，沿圆周方向射入曝气池，并卷起曝气池底部沉积的活性污泥，从而在螺旋曝气池内形成活性污泥、空气、污水的曝气混合液；4)曝气混合液在曝气池中旋转、上升，最后从曝气池上端的出水槽溢出。

【技术特征摘要】
1.螺旋曝气方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：
1)将经过预处理的污水利用水泵提供动力，根据工程需求通过流量调节器调节合适的压力和
流量，进入射流曝气装置中，并在射流曝气装置内形成高压高速的流体；
2)在射流曝气装置内由于高速液体的流动卷吸作用，形成局部低压区，从而将空气卷吸进来，
通过流体的剪切和拉伸作用以及气泡相互碰撞作用，形成气液混合液；
3)气液混合液通过射流曝气装置的出口，以射流曝气装置出口的流量Q0、射流曝气装置出
口的面积A0、射流出口速度u0的参数配置，沿圆周方向射入曝气池，并卷起曝气池底部沉积
的活性污泥，从而在螺旋曝气池内形成活性污泥、空气、污水的曝气混合液；
4)曝气混合液在曝气池中旋转、上升，最后从曝气池上端的出水槽溢出。
2.根据权利要求1所述的螺旋曝气方法，其特征在于：在所述步骤3)中，射流曝气装置出
口流量Q0与曝气池的设计流量Qd相关，Q0＝Qd/n，其中n为沿圆周方向分布的射流曝气装
置个数；曝气池的设计流量与处理的原污水的日平均流量及最大时流量相关，要求使得污水
在曝气池中有足够的曝气和反应时间；射流曝气装置出口的面积A0和射流出口速度u0通过数
值计算的方法确定，以保证曝气池的平均流速满足设计需求。<...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙建红，周涛，孙智，刘可，许常悦，
申请(专利权)人：南京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32