申请日 20200323
公开（公告）日 20210202
IPC分类号 C02F3/26; B01D53/047; C01B13/02; C02F101/30
摘要
一种应用于CWSBR工艺的曝气系统，属于环境工程污水治理技术领域。包括1#吸附器、2#吸附器、氧气平衡储罐、氮气平衡罐、罗茨鼓风机、真空泵以及切换阀门、PLC；氧气平衡储罐通过管路及氧气平衡罐出口自动调节阀门连接CWSBR反应器中的曝气器，氧气平衡储罐分别通过管路与切换阀门连接1#吸附器、2#吸附器,1#吸附器与2#吸附器分别通过管路与切换阀门连接罗茨鼓风机、真空泵，真空泵连接氮气平衡罐，各吸附器及平衡储罐上均设有压力传感器，各吸附器、氧气平衡储罐上均设有含氧仪传感器，各管路及切换阀门均由PLC系统自动控制。本实用新型使CWSBR工艺的曝气效率更高，运行周期缩短至4小时内，对出水的影响比常规曝气方式减小，降低水帆的故障率并延长使用寿命。
权利要求书
1.一种应用于CWSBR工艺的曝气系统，其特征在于：包括1#吸附器（N1）、2#吸附器（N2）、氧气平衡储罐（N3）、氮气平衡罐（N4）、罗茨鼓风机（E1）、真空泵（E2）以及切换阀门、PLC；氧气平衡储罐（N3）通过管路及氧气平衡罐出口自动调节阀门（F01）连接CWSBR反应器中的曝气器（A1），氧气平衡储罐（N3）分别通过管路与切换阀门连接1#吸附器（N1）、2#吸附器（N2）,1#吸附器（N1）与2#吸附器（N2）分别通过管路与切换阀门连接罗茨鼓风机（E1）、真空泵（E2），真空泵（E2）连接氮气平衡罐（N4），1#吸附器（N1）、2#吸附器（N2）、氧气平衡储罐（N3）、氮气平衡罐（N4）上均设有压力传感器，1#吸附器（N1）、2#吸附器（N2）、氧气平衡储罐（N3）上均设有含氧仪传感器，各管路及切换阀门均由PLC系统实现自动控制。
2.根据权利要求1所述的一种应用于CWSBR工艺的曝气系统，其特征在于：所述氧气平衡储罐（N3）通过两条并联管路分别连接1#吸附器（N1）、2#吸附器（N2），管路上分别通过1#吸附器切换阀门二（F12）、2#吸附器切换阀门二（F22）控制切换，1#吸附器（N1）与2#吸附器（N2）通过联通阀（F02）连接。
3.根据权利要求1所述的一种应用于CWSBR工艺的曝气系统，其特征在于：所述1#吸附器（N1）与2#吸附器（N2）分别通过管路连接罗茨鼓风机（E1）的风机出口过滤器（N5），管路上分别通过1#吸附器切换阀门一（F11）、2#吸附器切换阀门一（F21）控制切换。
4.根据权利要求1所述的一种应用于CWSBR工艺的曝气系统，其特征在于：所述1#吸附器（N1）与2#吸附器（N2）分别通过管路连接真空泵（E2），管路上分别通过1#吸附器切换阀门三（F13）、2#吸附器切换阀门三（F23）控制切换。
5.根据权利要求1所述的一种应用于CWSBR工艺的曝气系统，其特征在于：所述氮气平衡罐（N4）上设有排氮阀（F03）。
6.根据权利要求1所述的一种应用于CWSBR工艺的曝气系统，其特征在于：所述PLC系统分别连接CWSBR反应器中的溶解氧传感器（YB1）与污泥浓度仪传感器（YB2）。
说明书
一种应用于CWSBR工艺的曝气系统
技术领域
本实用新型属于环境工程污水治理技术领域，特别涉及一种应用于CWSBR工艺的曝气系统。
背景技术
工艺及其常规的曝气系统
CWSBR工艺又称为恒水位SBR工艺，是利用两片柔性材料的水帆将反应池分为三个区域，通过水帆的往复移动调节三个区域的容积，从而实现SBR工艺的冲水、搅拌、曝气，即缺氧、厌氧、好氧三个基本控制功能块的任意组合，以及随后的沉淀、滗水过程。并在整个过程中保持水位不变以及实现整体连续进水和连续出水的功能。CWSBR工艺继承了SBR工艺的优点，并弥补了SBR工艺间歇性处理的不足，成为了一种优选的污水处理工艺。
CWSBR工艺的常规曝气系统采用的是鼓风机进行空气曝气，该曝气系统一般选用一台罗茨风机或者离心风机进行曝气，该方式也是目前大多数污水处理厂采用的曝气方式。
在污水处理领域，对污水厂生物池进行曝气，是为了给生物池内的微生物提供溶解氧，以保证好氧微生物的生长繁殖所必须的耗氧量。因为空气中氧气的浓度约为21%左右，浓度是固定的，用鼓风机进行空气曝气的方式对CWSBR工艺来说，为了保证提供足够的溶解氧一般通过两种方式实现：1、在单位时间内增加曝气强度，因此必须选择更大功率的风机。2、延长曝气时间，从而延长整个反应周期，降低了处理效率。因此在曝气方式上进行创新和突破是CWSBR工艺未来改进和发展的重要方向。
纯氧曝气技术
纯氧曝气是利用纯氧（富氧）代替空气进行曝气的活性污泥法生物处理过程。美国联合碳化物公司开发的NUOX技术是最早的也是现阶段较为成熟的纯氧曝气废水处理技术，该系统采用密闭的曝气池，氧气在池中得到充分利用。我国在20世纪80年代引进了6套NUOX系统，均用于石油化工废水处理。纯氧曝气技术（氧气含量90%以上）已经在实践中证明了在较高浓度的较难降解的工业废水中得到了较好的应用。
纯氧曝气工艺与空气曝气活性污泥法机理上基本相同，都是通过好氧微生物对污水中的有机物进行生化反应使污水得以净化。所不同的是纯氧曝气的处理效率明显高于空气曝气，这是因为在纯氧曝气系统中溶氧的推动力要高于空气曝气法。
纯氧制备技术及应用
纯氧制备主要是通过两种途径实现：1、深冷空气分离制氧。2、变压吸附制氧技术。由于深冷空气分离制氧技术要求、安全性以及投资成本等都有较高要求。随着吸附剂技术的发展，变压吸附制氧技术得到广泛应用。
VPSA吸附制氧是变压吸附制氧技术之一，其整套设备的核心部分为氧氮分离装置。氧氮分离装置主要由两个交替工作的内部填装填料的吸附罐和一些自控切换阀门组成，吸附罐中的填料主要分为两部分，在吸附罐入口端为氧化铝活性剂，主要吸附空气中的水分、二氧化碳等气体；在氧化铝活性剂上层主要是沸石分子筛，它的作用是对空气中氮气、氧气分子的吸附容量不同，对氮气在正压状态吸附和负压状态脱附过程中实现氧氮分离，而正压吸附和负压脱附由PLC按照一定程序控制自动阀门来回切换实现设备的循环循行，并连续产生氧气。从而实现连续供氧。在整个控制过程中，可以调整产品氧气的百分比含量以达到使用要求。
VPSA制氧技术已经广泛应用于医疗、化工、钢铁、环保等行业。
实用新型内容
本实用新型的目的在于克服上述现有技术难题，采用富氧曝气技术，将原来CWSBR工艺的曝气系统更换为富氧曝气系统，提供一种应用于CWSBR工艺的曝气系统。
本实用新型为实现上述目的所采取的技术方案为：一种应用于CWSBR工艺的曝气系统，其特征在于：包括1#吸附器、2#吸附器、氧气平衡储罐、氮气平衡罐、罗茨鼓风机、真空泵以及切换阀门、PLC；氧气平衡储罐通过管路及氧气平衡罐出口自动调节阀门连接CWSBR反应器中的曝气器，氧气平衡储罐分别通过管路与切换阀门连接1#吸附器、2#吸附器, 1#吸附器与2#吸附器分别通过管路与切换阀门连接罗茨鼓风机、真空泵，真空泵连接氮气平衡罐，1#吸附器、2#吸附器、氧气平衡储罐、氮气平衡罐上均设有压力传感器，1#吸附器、2#吸附器、氧气平衡储罐上均设有含氧仪传感器，各管路及切换阀门均由PLC系统实现自动控制。
所述氧气平衡储罐通过两条并联管路分别连接1#吸附器、2#吸附器，管路上分别通过1#吸附器切换阀门二、2#吸附器切换阀门二控制切换，1#吸附器与2#吸附器通过联通阀连接。
所述1#吸附器与2#吸附器分别通过管路连接罗茨鼓风机的风机出口过滤器，管路上分别通过1#吸附器切换阀门一、2#吸附器切换阀门一控制切换。
所述1#吸附器与2#吸附器分别通过管路连接真空泵，管路上分别通过1#吸附器切换阀门三、2#吸附器切换阀门三控制切换。
所述氮气平衡罐上设有排氮阀。
所述PLC系统分别连接CWSBR反应器中的溶解氧传感器与污泥浓度仪传感器。
本实用新型特点：
1、采用新的曝气系统后，CWSBR工艺的曝气效率比常规空气曝气效率更高，因为所提供的曝气气源中氧的百分比含量越高，氧在水中扩散的动力高，溶氧在水中的提升速率变大。
2、采用新的曝气系统后，CWSBR工艺反应去的污泥浓度可提高到6000-8000mg/L,并且在如此高浓度下，也能保证溶解氧达到工艺运行要求。
3、采用新的曝气系统后，由于氧在水中扩散速率提高，可以较少曝气时间，可使整个CWSBR运行周期缩短至4小时以内，从而提高整个工艺处理能力。
4、采用新的曝气系统后，由于反应池内的污泥浓度提高，从而使得系统抗冲击能力增强，当进水水质有较大波动时，对出水的影响比常规曝气方式减小。
5、采用新的曝气系统后，CWSBR工艺在曝气阶段运行的更平稳，水帆在充氧的过程中扰动的更小，由于气量较少对水帆的冲击减少，从而保证水帆的故障率降低并延长使用寿命。
（发明人：孙晓波;柯纬;刘本强 ）