申请日2007.02.01
公开(公告)日2009.03.25
IPC分类号C02F3/20
摘要
本发明公开了一种用于废水处理的纯氧曝气系统，其在曝气池中使用活性污泥中的微生物对废水进行生物处理。所述纯氧曝气系统包含一个纯氧供应装置，包括一个用于生成纯氧的纯氧发生器和至少一个从纯氧发生器延伸并正对着曝气池内部空间的供氧管;一个安装在曝气池中的高速射流喷射装置;一个用于循环和将混合溶液送入高速射流喷射装置的混合溶液循环装置，在混合溶液中将活性污泥中的微生物、废水和氧气混合;和用于将在曝气池顶部空间的剩余氧气吸入并将该氧气重新引入曝气池水中的吸氧管。本发明提供了一种用于废水处理的纯氧曝气系统，其是经济的，增强了氧气利用效率，使所需的土地容易得到保证，节约了开支并且可以保持最佳溶解氧水平和平稳而快速地排出有害气体。
权利要求书
1、一种用于废水处理的纯氧曝气系统，其利用曝气池中的活性污 泥的微生物对废水进行生物处理，所述纯氧曝气系统包括：
纯氧供应装置，其包括用于生成纯氧的纯氧发生器和从纯氧发生 器延伸到所述曝气池内部的至少一个供氧管;
高速射流喷射装置，安装在曝气池中;
混合溶液循环装置，其用于将活性污泥的微生物、废水和氧气的 混合溶液循环并引入高速射流喷射装置内;以及
吸氧管，其用于吸入残留在曝气池的顶部空间中的剩余氧气并将 所述氧气重新引入曝气池的水中。
2、根据权利要求1所述的纯氧曝气系统，其中所述高速射流喷射 装置包括：
入口管，经其将来自混合溶液循环装置的混合溶液引入;和
颈部出口，其直径小于入口管的直径并且通向曝气池下部。
3、根据权利要求2所述的纯氧曝气系统，其中所述吸氧管具有位 于曝气池的顶部空间里的吸氧孔和位于邻近高速射流喷射装置的颈部 出口的区域内的排氧端。
4、根据权利要求2或者权利要求3所述的纯氧曝气系统，其中所 述高速射流喷射装置具有从所述颈部出口延伸出并且直径小于所述颈 部出口的膨胀管，并且吸氧管的排氧端与高速射流喷射装置的颈部出 口相连。
5、根据权利要求4所述的纯氧曝气系统，进一步包括导向管，所 述导向管具有较大的直径，并且同心地环绕所述膨胀管且延伸至曝气 池的下部。
6、根据权利要求2或者权利要求3所述的纯氧曝气系统，其中所 述高速射流喷射装置包括导向管，所述导向管的直径大于入口管的直 径并且同心地环绕所述颈部出口并延伸至曝气池的下部，至少部分吸 氧管穿过入口管，并且排氧端设置在所述高速射流喷射装置的颈部出 口附近。
7、根据权利要求1所述的纯氧曝气系统，其中所述高速射流喷射 装置包括：
安装在曝气池中的混合溶液分配歧管，用于容纳来自混合溶液循 环装置的混合溶液;
多个高速喷嘴，其包括从混合溶液分配歧管分支的入口管和直径 小于所述入口管的颈部出口。
8、根据权利要求7所述的纯氧曝气系统，其中多个高速喷嘴与膨 胀管形成一体，所述膨胀管的直径大于所述颈部出口的直径并从各个 颈部出口延伸出。
9、根据权利要求7或者权利要求8所述的纯氧曝气系统，进一步 包括氧气分配器，所述氧气分配器具有安装在混合溶液分配歧管附近 并连接到纯氧发生器和吸氧管中的至少一个的氧气分配歧管，所述氧 气分配器还具有从氧气分配歧管分支并出并且朝向各个高速喷嘴的颈 部出口延伸的多个供氧管。
10、根据权利要求9所述的纯氧曝气系统，其中所述供氧管穿过 高速喷嘴的入口管的内部空间。
11、根据权利要求1所述的纯氧曝气系统，其中所述混合溶液循 环装置包括：
混合溶液循环管，其从曝气池的内部水下延伸至高速射流喷射装 置;以及
循环泵，其用于通过混合溶液循环管将混合溶液从曝气池循环到 高速射流喷射装置。
12、根据权利要求1所述的纯氧曝气系统，其中所述高速射流喷 射装置安装在曝气池中水下，并且混合溶液循环装置是安装在曝气池 中水下并将混合溶液引入高速射流喷射装置的潜水式混合器。
13、根据权利要求1所述的纯氧曝气系统，其中所述纯氧供应装 置的供氧管延伸至曝气池下部的水下区域和曝气池的顶部空间。
14、根据权利要求2所述的纯氧曝气系统，其中所述混合溶液循 环装置是潜水泵，其安装在曝气池的下部中并将混合溶液泵入到曝气 池水中，并且高速射流喷射装置的入口管与所述潜水泵的排放口相连。
15、根据权利要求14所述的纯氧曝气系统，其中所述纯氧供应装 置的供氧管连接到高速射流喷射装置的颈部出口和曝气池的顶部空 间。
16、根据权利要求1所述的纯氧曝气系统，进一步包括空气吸取 管，其连接到吸氧管并且具有通向曝气池外面的空气吸取口。
17、根据权利要求16所述的纯氧曝气系统，进一步包括泡沫分离 器，其包括设置在曝气池外面的泡沫分离池;第一吸管，其连接曝气 池的顶部空间和所述泡沫分离池;以及第二吸管，其连接所述泡沫分 离池和吸气管或者连接所述泡沫分离池和吸氧管。
18、根据权利要求17所述的纯氧曝气系统，进一步包括安装在吸 气管或者吸氧管一侧的鼓风机，以便于朝向吸氧管的排氧端吹送空气 或者氧气。
19、根据权利要求17所述的纯氧曝气系统，进一步包括设置在曝 气池外面的鼓风机，其中吸气管和吸氧管与所述鼓风机的吸入口相连， 并且供氧管与纯氧发生器和鼓风机的出口相连并延伸至在曝气池的下 部水下。
20、根据权利要求1所述的纯氧曝气系统，其中所述曝气池具有 排气装置，所述排气装置设置在曝气池的顶部空间的上部并朝向曝气 池外面延伸。
21、根据权利要求1所述的纯氧曝气系统，进一步包括至少一个 安装在曝气池中水下的潜水式混合器。
说明书
用于废水处理的纯氧曝气系统
技术领域
【0001】本发明涉及一种用于废水处理的纯氧曝气系统，更具体 而言涉及一种具有改良结构的用于废水处理的纯氧曝气系统，其有利 于向曝气池中供应纯氧以及在曝气池中传送氧气。
背景技术
【0002】常规废水处理方法包括用于筛选固体诸如悬浮固体、沙 子和粘土的前处理过程，利用活性污泥去除和分解废水中的有机物和 养分的生物分解过程，和用于沉淀活性污泥、倾泻已处理的水并将沉 淀后的活性污泥返还至生物分解处理池的固-液分离过程，其中在所述 活性污泥中的微生物在生物分解过程中数量增加。
【0003】生物分解过程对于废水处理而言是最重要的过程，并且很 久以来代表性的生物分解过程就是活性污泥法。
【0004】活性污泥法是一种生物废水处理方法，其中预处理后的 废水和从沉淀槽返回的活性污泥在曝气池里混合，同时微生物呼吸和 生长所需要的空气或氧气被引入到曝气池中，这样微生物在曝气池中 繁殖并分解废水中的有机物或养分。
【0005】用于废水处理过程的典型曝气池包括供气装置，该供气 装置用于将空气供入曝气池中，以便活性污泥中的微生物能够呼吸。 所述供气装置一般包括安装在曝气池下部的扩散器和安装在曝气池外 部向曝气池供应大气空气的鼓风机。
【0006】上述在曝气池里的传统供气装置的缺点在于，空气在废 水中的停留时间短，并且因为向曝气池中供应的大气空气只含有21% 的氧而且空气只通过扩散器引入，所以所供氧的量对于活性污泥中的 微生物的呼吸和生长而言是不足的。
【0007】为了解决上述问题，已经开发出用于废水处理的纯氧曝气 系统，其能够向曝气池供应包含85或者更高百分数氧的空气。
【0008】图12示出了一个传统纯氧曝气系统。根据传统技术用于 废水处理的纯氧曝气系统101包括具有多个水池111a、111b和111c的 曝气池110、用于向曝气池110供氧气的纯氧供应装置120，和安装在 各个水池111a、111b和111c里的曝气混合器130，用于将供应给曝气 池110的氧气溶解在废水中。
【0009】曝气池110是完全密封的，并且具有被其中的隔板115 分隔开的水池111a、111b和111c。在隔板115的上部和下部分别设置 有氧气通道115a和废水通道115b。
【0010】曝气池110的第一个水池111a具有废水入口113和活性 污泥入口114，以便将从沉淀池返回的预处理后的废水和活性污泥分别 通过废水入口113和活性污泥入口114引入第一个水池111a中。此外， 在第一个水池111a的上部设置有氧气管116，其置于在废水表面的上 方，以便能够从纯氧供应装置120向曝气池供氧。
【0011】曝气池110的最后一个水池111c具有已处理水排出孔 117，以便能够将在曝气池中经过生物分解处理过程的已处理水传送至 沉淀池。此外，在最后一个水池11c的上部设置有排气孔119，其置于 水表面的上方，以便能够将诸如二氧化碳的有害气体通过排气孔119 排出。
【0012】曝气混合器130包括设置在水池111a、111b和111c的上 方并具有延伸至水池111a、111b和111c下侧的转轴133的驱动马达 131、与转轴133结合并置于水池111a、111b和111c的水表面之上的 表面曝气器135和与转轴133结合并置于水池111a、111b和111c的下 侧的搅拌器137。
【0013】在这种曝气混合器130中，表面曝气器135和搅拌器137 响应于驱动马达131和转轴133的旋转而旋转，表面曝气器135用于 使接近表面的废水飞溅向顶部空间，而搅拌器137用于混合在水池 111a、111b和111c的水下的废水。
【0014】下面将描述使用上述用于废水处理的纯氧曝气系统101 的生物废水处理过程。
【0015】被引入曝气池110的第一个水池111a的废水和活性污泥 经过水池111a、111b和111c和已处理水排出孔117被传送至沉淀池， 而来自纯氧供应装置120的氧气被供应到在曝气池110的第一个水池 111a里的顶部空间。
【0016】另一方面，供应到第一个水池111a内的顶部空间的氧气 与被表面曝气器135的旋转飞溅起的废水水滴相接触并与废水水滴一 起落入第一个水池111a中，以便溶解在废水中。此时，溶解在废水中 的氧气通过搅拌器137与废水和活性污泥混合，以便能够实现氧气的 传送，其促进了在第一个水池111a的活性污泥中的微生物的呼吸和生 长。
【0017】在第一个水池111a中曝气后的废水经过废水通道115b 被传送至邻近的水池111b，而仍然没有与废水接触的氧气经过氧气通 道115b也被传送至邻接的水池111b。
【0018】并且在邻接的水池111b中，也执行如上所述的诸如在氧 气和废水之间的接触和混合的曝气。
【0019】作为已处理废水，抵达最后一个水池111c的废水经过已 处理水排出孔117被传送至沉淀池，而根据需要，移至最后一个水池 111c中的顶部空间并且含有低百分数氧的气体通过排气孔119排入空 气中。
【0020】在上述方法中，氧气在曝气池110中进行曝气，活性污 泥中的微生物繁殖，由此对废水进行生物处理。
【0021】然而，因为氧气是通过将废水飞溅入氧气中以使其与氧 气相接触而溶解在废水中的，所以上述系统不是成本有效的，并且氧 气的使用效率低。
【0022】此外，因为上述系统包括多个水池和安装在相应的水池 中的多个表面曝气器，所以它的占地面积大，需要高的占地和设备安 装成本。
【0023】此外，因为对于表面曝气器的转轴的长度有上限，所以 曝气池的深度是有限的(通常，5至6米)，并且需要大的占地面积来安 装设备。
【0024】另外，即使增加曝气池的深度，仍然存在氧气使用效率 降低和难以在曝气池的下部保持最佳的溶解氧水平的问题。
【0025】另外，因为为了减少氧气损失将在多个水池中产生的诸 如二氧化碳的有害气体仅从最后一个水池排出，难以及时排放有害气 体，因此可能由于有害气体的毒性而损害微生物，并且pH值降低。
发明内容
【技术问题】
【0026】为了解决上述问题，本发明的目的是提供一种用于废水 处理的纯氧曝气系统，其具有高的氧气使用效率和成本效率，需要低 的占地和设备安装成本，并可以平稳和快速地排出有害气体。
【技术解决方案】
【0027】为了实现上述目的和有益效果，根据本发明的一个方案， 提供一种用于废水处理的纯氧曝气系统，其利用在曝气池中活性污泥 中的微生物对废水进行生物处理，所述系统包括纯氧供应装置，其包 括用于生成纯氧的纯氧发生器和从纯氧发生器延伸到曝气池的至少一 个供氧管;安装在曝气池中的高速射流喷射装置;用于循环混合溶液 并将混合溶液引入高速射流喷射装置的混合溶液循环装置，活性污泥 的微生物、废水和氧气在所述混合溶液中混合;以及用于吸入残留在 曝气池顶部空间中的氧气并将该氧气重新引入曝气池水中的吸氧管。
【0028】所述高速射流喷射装置优选包括入口管，经其将来自混 合溶液循环装置的混合溶液引入;和颈部出口，其直径小于入口管的 直径。优选地，所述颈部出口通向曝气池的下部。
【0029】所述吸氧管具有设置在曝气池水面上的空间里的吸氧孔， 和设置在所述高速射流喷射装置的颈部出口附近的排氧端。
【0030】高速射流喷射装置可以与从颈部出口延伸出的膨胀管成 为一体，而吸氧管的排氧端与高速射流喷射装置的颈部出口相连。
【0031】此外，更理想的是用于废水处理的纯氧曝气系统可进一 步包括导向管，所述导向管的直径大于膨胀管并且同心地环绕膨胀管 并延伸至曝气池的下部。
【0032】作为替代，高速射流喷射装置可以进一步包括导向管， 所述导向管同心地环绕颈部出口并且其直径大于入口管的直径，并且 延伸至曝气池下部，而且至少部分吸氧管穿过入口管，且排氧端设置 在所述高速射流喷射装置的颈部出口附近。
【0033】高速射流喷射装置可以包括安装在曝气池中的混合溶液 分配歧管，混合溶液经过该混合溶液分配歧管从混合溶液循环装置引 入，从混合溶液分配歧管分支的多个入口管，和多个具有各自的颈部 出口的高速喷嘴，每个颈部出口的直径都小于入口管的直径。
【0034】此时，优选为可以将高速喷嘴与具有从其颈部出口膨胀 的直径的管道成为一体。
【0035】另一方面，纯氧曝气系统可以进一步包括氧气分配器， 所述氧气分配器包括并排安装在混合溶液分配歧管上方并连接到纯氧 供应装置和吸氧管中的至少一个的氧气分配歧管，以及从氧气分配歧 管分支并延伸至高速喷嘴的颈部出口的多个供氧管。
【0036】优选地，氧气支管可穿过高速喷嘴的入口管。
【0037】混合溶液循环装置可以包括从曝气池中的水下位置连接 到高速射流喷射装置的混合溶液循环管，和用于将曝气池中的混合溶 液经混合溶液循环管循环至高速射流喷射装置的循环泵。
【0038】高速射流喷射装置可以是安装在曝气池中水下的潜水式 混合溶液喷射混合器，而混合溶液循环装置是安装在曝气池中水下的 用于将混合溶液引入快速喷射导向装置的混合溶液引入混合器。
【0039】纯氧供应装置的供氧管可以延伸至曝气池的下部和曝气 池的顶部空间中。
【0040】混合溶液循环装置可以用安装在曝气池的下部的潜水泵 来实现，其将混合溶液抽入曝气池中水下，而高速射流喷射装置的入 口管可以连接到该潜水泵的排放口。
【0041】纯氧供应装置的供氧管可以连接到高速射流喷射装置的 颈部出口和曝气池的顶部空间。
【0042】纯氧曝气系统可以进一步包括空气吸取管，其连接到吸 氧管而且具有通向着曝气池外面的空气吸取口。
【0043】纯氧曝气系统可以进一步包括泡沫分离器，其包括设置 在曝气池外面的泡沫分离池、连接曝气池的顶部空间和泡沫分离池的 第一吸管、和连接泡沫分离池和吸气管或者连接泡沫分离池和吸氧管 的第二吸管。
【0044】此时，可以在吸气管或者吸氧管的一侧安装鼓风机来向 吸氧管的排氧端鼓风。
【0045】纯氧曝气系统可以进一步包括设置在曝气池外面的鼓风 机，其中吸气管和吸氧管与鼓风机的吸气孔(suction hole)相连，而将 供氧管与纯氧发生器和鼓风机的出口相连并延伸至曝气池下部水下。
【0046】曝气池可以具有设置在其上部的排气孔，置于曝气池中 水表面上方，并且通向曝气池外面
【0047】纯氧曝气系统可以进一步包括至少一个安装在曝气池中 水下的潜水式混合器。
【有益效果】
【0048】如上所述，依照本发明用于废水处理的纯氧曝气系统具 有高的氧气使用效率和成本效率，需要低的占地和设备安装成本，可 以保持最佳的溶解氧水平，并可以快速平稳地排空有害气体。