申请日1996.05.31
公开(公告)日1997.08.13
IPC分类号C02F9/00; C02F3/20; C02F1/52
摘要
竖向受限曝气污水处理装置，由混合器、曝气池、絮凝池、沉淀池组成，其特点是混合器与曝气池进水口联接，混合器内设有多层多孔板;曝气池内分隔有竖向廊道，廊道内布有竖向多管式曝气受限器，池底面均布满曝气头，絮凝池分别与曝气池、沉淀池相联，絮凝廊道内布有多层格网，沉淀池内设有小间距斜板沉淀设备。该装置曝气均匀充分，可以大幅度地节省曝气时间和曝气池体积，其污水停留时间仅为传统的四分之一，能耗为十分之一。
権利要求書
1、一种竖向受限曝气污水处理装置，包括沉淀池、 曝气池和曝气头，其特征在于：混合器(1)与曝气池(2) 进水口相联，混合器(1)由管体、管内设有的多层多 孔板组成;曝气池(2)内分隔有竖向廊道，廊道内设 有竖向多管式的曝气受限器(8)，曝气池(2)底面上 均匀布满曝气头(7);曝气池(2)与絮凝池(3)相接， 絮凝池(3)内布有多层格网(6);絮凝池(3)与沉 淀池(4)相接，其池内设有小间距斜板沉淀设备(5)， 组成竖向受限曝气污水处理装置。
2、根据权利要求1所述的竖向受限曝气污水处理装 置，其特征在于：所说的小间距斜板沉淀设备(5)的斜 板间距在10-30毫米。
说明书
竖向受限曝气污水处理装置
本实用新型是涉及污水处理设备。
目前污水处理中的曝气方式，从动力学观点看有重 大缺点：其一是曝气不均匀，由于曝气头不是沿曝气池 底部全面布设，而是布设在某一个区域内;没有曝气头 的地方的污水，是靠曝气气泡造成的循环水流带到曝气 区进行曝气，或者循环水流的扩散作用，使已曝气充氧 的水体扩散到没布曝气头地区，为这些地区生化反应提 供溶解氧。在这种流动状态下水流必然存在死区，而死 区的水很难被带到主流区，而已曝过气的水也很难扩散 到死区。为了把死区的污水也处理好，就要大大增长曝 气时间，增加处理设备体积及基建投资和曝气量。其二 是从微孔曝气头喷出来的小气泡能很快长大，使气泡在 水中停留时间短，而且气泡比表面积小，使氧在水中的 转移率过低，曝气的动力效率很低。这样不仅能耗高， 而且严重地影响污水处理效果。
本实用新型的目的是提出一种竖向均匀受限曝气污 水处理装置，克服了目前污水处理中的缺点，在曝气池 的底部均匀布满曝气头，消除曝气死区，大大地节省曝 气时间及曝气池体积，提高污水的处理效率，大幅度节 省投资，降低能耗。
本实用新型由混合器1、曝气池2、絮凝池3、沉淀 池4、小间距斜板设备5、格网6、曝气头7、曝气受限器 8，沉淀池4用管路与混合器1进口联接，如图1所示;其 特征在于：混合器1与曝气池2进水口相联，混合器1由管 体和管内设有多层的多孔板组成，曝气池2内分隔有竖 向廊道，竖向廊道内有竖向多管式曝气受限器8，曝气 池2的底面上均匀布满曝气头7，曝气池2与絮凝池3相联， 絮凝池3内廊道内布有多层格网6，絮凝池3与沉淀池4相 联，沉淀池4内布有小间距斜板沉淀设备5，组成竖向受 限曝气污水处理装置。其中，小间距沉淀设备的斜板间 距在10-30毫米。
本实用新型各部件的工作原理：
混合器：
混合器1是由园管及管内有多层多孔板组成，它利 用水流通过多层多孔板的惯性作用产生强烈的湍流剪切 力，可以破碎回流污泥中活性污泥絮体，使之变为小尺 度高比表面积状态;利用过孔水流的惯性作用，完成细 小活性污泥絮体与污水的宏观混合;利用过孔水流形成 的微涡旋的惯性作用，完成活性污泥向水体细部的混合 与扩散(亚微观的混合和扩散)。
沿曝气池的底部均匀布满微孔的曝气头：
传统的曝气方式中，曝气头在曝气池局部地方布设， 因此存在曝气死区，这部分的污水需靠曝气气泡流造成 的循环水流带到曝气区，或是已曝气充过氧的污水扩散 到曝气死区为其提供生化所需的溶解氧。这样就大大增 大了曝气时间，大大地增大曝气池体积，也大大增大了 曝气量。由于沿曝气池2底部均匀布满曝气头7，就可以 消除曝气池内死区，形成了均匀曝气，可以大幅度地节 省曝气时间与曝气池体积。
曝气受限器：
曝气受限器是利用填料把曝气池的竖向廊道的流动 通道变成若干小尺度的竖向通道。上升气泡流在上升过 程中，使水流产生扰动，而水流的扰动受到曝气受限器 流动通道尺度的限制，产生强烈的湍流剪切作用，这一 作用不仅限制了气泡尺度长大，也限制了活性污泥絮体 长大，使它们均处于高比表面积状。由于流动空间尺度 减少，其水流产生的高强度剪切，再加上微小气泡上升 的动力作用，在曝气受限器中形成了高比例的微涡旋， 由于微涡旋的惯性效应大幅度地提高了曝气受限器中亚 微观传质速率，大幅度地提高了氧的转移速率与生化过 程的速率。
絮凝池的廊道中的格网：
利用过网水流通过格网速度变化产生的惯性效应， 利用格网后面产生的微涡旋的惯性效应，大幅度地增加 了活性污泥絮体碰撞机率，大大加速了其絮凝的过程。
小间距斜板沉淀设备：
小间距斜板沉淀设备沉淀距离短，在同一时间可以 使更小的污泥絮体颗粒沉淀下来，小间距斜板使流动空 间尺度减少，增加了粘性力与惯性力比例，抑制了湍流 脉动，有利于小尺度污泥絮体沉淀;小间距斜板增加通 过水流的水头损失，使沉淀池布水均匀有利沉降;小间 距斜板排泥性能好，不产生积泥，加快沉淀过程。
在污水处理过程中，部分污泥回流与经过初步沉淀 后的污水混合后进入混合器1，经过充分混合后，污水 进入曝气池2内，首先经过竖向廊道中的曝气受限器8， 由于产生强烈的湍流剪切力作用，限制了气泡尺度长大 和活性污泥絮体长大，使他们均处在高比表面积状，加 上曝气池的竖向廊道底面均匀布满曝气头，使污水在竖 向廊道中均可充分曝气，克服过去一般曝气池内的曝气 死区。经曝气后的污水进入絮凝池内，在池内的多层格 网作用下，加速絮凝过程。污水最后进入沉淀池4，经 沉淀池4内小间距斜板沉淀设备，使更小的污泥絮体颗 粒沉淀下来，完成污水处理。
本实用新型与现有技术相比有如下优点：
一、由于利用管式多孔板的混合器，造成的水流的 高强度湍流剪切力，使回流活性污泥被分散为小尺度细 小活性污泥絮体与污水进行宏观混合，并完成其亚微观 的混合与扩散;为活性污泥与有机底质及氧的充分接触 及转换提供了十分有利的条件。
二、气流在竖向廊道内受到曝气受限器的壁面约束， 实现受限曝气，克服目前的自由曝气缺点。曝气受限器 内，气泡上升对水流的扰动远大于自由曝气对水流的扰 动，可以大幅度增加了传质速率与氧的转移速率，降低 了能耗，其能耗约为传统工艺的十分之一。曝气池底面 均匀布满曝气头，使水流在竖向廊道的顺逆流动中均能 曝气，克服过去曝气池内的曝气死区，形成均匀曝气， 可以大幅度地节省曝气时间和曝气池体积，其污水停留 时间仅为传统的工艺的1/4-1/6。
三、絮凝廊道布有多层格网，可以大幅度地增加活 性污泥絮体碰撞机率，加速其絮凝进程。
四、小间距斜板沉淀装置，可以使更小的污泥絮体 颗粒沉淀，加速污水沉淀效率。