一種微動力緩釋型曝氣結構及方法
【專利摘要】本發明公開一種微動力緩釋型曝氣結構及方法，曝氣結構包括鼓風機、曝氣主管、曝氣支管、空氣截流盤和管道支架；所述鼓風機的出風口通過曝氣主管通向污水處理池內且所述曝氣主管豎直置于污水處理池一側，所述曝氣支管由上到下橫向分層設置在污水處理池內且曝氣支管進水端與所述曝氣主管相連通，所述管道支架垂直于污水處理池的底部且固定連接每一層的曝氣支管；在所述曝氣支管上開設有不同孔徑的曝氣孔，且在曝氣孔的上端均罩有相對應的空氣截流盤。本發明解決了污水處理中局部氧氣不足的問題，在出水水質要求不變的情況下，使曝氣裝置所需的曝氣時間更短，僅需微動力曝氣即能滿足要求，從而降低了能耗，減少了污水處理裝置的運行費用。
【專利說明】
一種微動力緩釋型曝氣結構及方法
技術領域
[0001]本發明屬于曝氣裝置技術領域，特別是涉及一種微動力緩釋型曝氣結構及方法。
【背景技術】
[0002]我國能源十分稀缺，因此，提倡低碳經濟，綠色經濟是我國目前發展的一個重要方向。但同時，我國環境污染也非常嚴重，尤其在生活污水處理技術上，很多農村地區和能源緊缺的地區在這方面還主要依靠沼氣池、化糞池、生活污水凈化池、人工濕地進行處理的等無動力的污水處理技術。但這些技術的局限性也很明顯，一是處理效率低，占地面積大，二是脫氮除磷的效果不好，難以達到日益嚴格的環境標準。
[0003]雖然，我國近年來在污水處理的相關技術方面也取得了不少進展，如中國專利“CN201510377805”公開了一種生活污水處理工藝，生活污水由排水系統收集并去除顆粒雜物后，進入調節池進行均質處理，之后依次進入A級生物接觸氧化池、O級生物池、MBR池進行處理，經MBR膜過濾后自流至二沉池進行固液分離，最后在清水池內回用或排放。該發明可實現去除污水中的有機物和脫氮功能，工藝中所有設備采用埋地式結構，上部覆土，可種植花木等，進一步美化環境;又如中國專利“CN201520438088”提供了一種生活污水處理設備，包括第一過濾室、第二過濾室、消毒室和風機房，第一過濾室內設有由橫桿和豎桿構成的支架，支架的橫桿上掛置有半軟性填料，第二過濾室的上部設有回流管，設置有六角蜂窩填料，第二過濾室的底部設有提泥管。該實用新型根據生活污水面臨的問題設計合理的方案進行處理，采用合適的生活污水處理設備，讓生活污水得到很好的處理，對生活可持續發展也帶來很大的幫助。
[0004]然而，現有的生活污水凈化裝置仍存在一些不足，主要表現在:很多裝置的曝氣效率較低，對曝氣裝置曝的氧氣未能充分利用，在具體應用過程中表現為曝氣時間長，能耗高，運行費用高，這不僅浪費了能源，還限制了這些裝置在我國很多能源緊缺地區的推廣和應用。
【發明內容】
[0005]為了解決上述問題，本發明提出了一種微動力緩釋型曝氣結構及方法。本發明通過在曝氣分配系統上進行改進，有效地將曝氣裝置鼓入的氣體長時間截流在污水凈化系統中；同時，通過曝氣支管位置的合理分配，解決了處理裝置中局部氧氣不足的問題，在出水水質要求不變的情況下，使曝氣裝置所需的曝氣時間更短，僅需微動力曝氣即能滿足要求，從而降低了能耗，減少了污水處理裝置的運行費用。
[0006]為達到上述目的，本發明采用的技術方案是:
[0007]—種微動力緩釋型曝氣結構，曝氣結構置于污水處理池內，所述曝氣結構包括鼓風機、曝氣主管、曝氣支管、空氣截流盤和管道支架;所述鼓風機的出風口連通曝氣主管入口，且所述曝氣主管豎直置于污水處理池一側;所述曝氣支管由上到下橫向分層設置在污水處理池內且曝氣支管進水端分別與所述曝氣主管相連通，所述管道支架垂直于污水處理池的底部且固定連接每一層的曝氣支管;在所述曝氣支管上開設有不同孔徑的曝氣孔，且在曝氣孔的上均罩有相對應的空氣截流盤。
[0008]進一步的是，沿曝氣支管內氣流流動方向，曝氣孔的孔徑逐漸增加且孔間距離逐漸減小。
[0009]在平面布置上，裝置內曝氣支管均勻分布，曝氣支管距曝氣主管近的位置曝氣孔孔徑小，而較遠的位置孔徑大，氣體從曝氣主管進入曝氣支管后，最初由于鼓風機動力支持足，氣體壓強大，故安設小的曝氣孔，增加氣體從孔內溢出的阻力，控制曝氣支管前段的氣泡數量和溢出速度；當氣體流入曝氣支管末端，由于在曝氣支管內流動路徑較長，流動阻力消耗的壓強較多，曝氣孔孔徑設置較大，孔數量多，使得末端的氣體有在壓力不是很充足的情況下也能充分溢出；從而保證了在平面上整個平面曝氣強度的均衡。
[0010]進一步的是，所述曝氣孔孔徑為2-5mm，孔間距離為200-500mm。
[0011 ]進一步的是，所述空氣截流盤上設置有呈蜂窩狀分布的通孔，且空氣截流盤下表面正對曝氣孔。用于保留從曝氣孔溢出的空氣，空氣截流盤上的蜂窩狀設計可充分截流孔中溢出的空氣，使空氣長時間停留在水體中，提高空氣與水接觸時間，保證處理效果。
[0012]進一步的是，所述空氣截流盤直徑為曝氣支管管徑的1-3倍，空氣截流盤厚度為3_4mm，且蜂窩狀的通孔孔徑為2mm。
[0013]進一步的是，所述曝氣支管相對于曝氣主管連接處向上傾斜，且污水處理池內由上到下的曝氣支管層間距逐層減小，每層沿污水處理池的平面均勻鋪設多根曝氣支管。
[0014]污水處理池下部污泥含量高，微生物數量較多，需要氣體量達，為了滿足反應好氧需求，下部布設的曝氣支管數量較多，以保證反應裝置的氧氣含量;在縱向布置方面，下面鋪氣孔多，曝氣量足，上部微生物較少，曝氣支管布置較少，避免了裝置中局部含氧不足而局部曝氣過度的情況。
[0015]進一步的是，所述傾斜的角度為相對于水平面3-5°向上的傾角，曝氣支管管徑為5-20mm，在污水處理池內安裝3-5層曝氣支管，曝氣支管層間距為150-500mm，且每層鋪設4-6根曝氣支管。
[0016]進一步的是，在所述曝氣支管上安裝填料。
[0017]使填料上附著的微生物可與曝氣支管溢出的氧氣有更充分的接觸；同時，微生物經過長時間在填料上生長，易結塊。
[0018]近距離的曝氣孔可沖刷填料上冗余的污泥塊，保持微生物的持續增長，同時避免了填料上污泥過多結團的現象，保證了填料有足夠的比表面積供微生物附著。
[0019]進一步的是，在所述曝氣主管上安裝止回閥，在所述曝氣主管和曝氣支管上均安裝有控制閥門。止回閥防止曝氣主管內氣體回流。
[0020]另一方面，本發明還提供了一種微動力緩釋型曝氣方法，包括步驟:
[0021 ]步驟SOI，鼓風機進行曝氣，空氣通過鼓風機進入曝氣主管，曝氣主管內的空氣分布到各曝氣支管；
[0022]步驟S02，空氣從曝氣支管上各曝氣孔溢出，溢出后的空氣一部分溶解到污水中為生物反應過程提供氧氣，另一部分被空氣截流盤留住使空氣長時間停留在水體中提高空氣與水的接觸時間；
[0023]步驟S03，鼓風機停止曝氣，污水處理池內微生物消耗截流的空氣；
[0024]步驟S04，循環步驟SOl至步驟S03。
[0025]采用本技術方案的有益效果:
[0026]1、本發明中，充分利用了在曝氣支管上的空氣截流盤保留了曝氣過程中的部分氧氣，使曝氣裝置在短時間曝氣的條件下，空氣在污水處理池內能長時間留存，增加了氧氣與微生物接觸的時間，提高了曝氣的效率。
[0027]2、本發明中，通過曝氣管和空氣截流盤的布設，使得氧氣在污水處理池中的分布更為合理，在微生物較多和污染物濃度較高的位置布置了更多的氧氣截流裝置，從而保證了該位置所需的好氧量，改善了局部氧氣的利用情況，使曝氣過程中的氧氣利用效率得到了較大的提升。
[0028]3、本發明中，曝氣支管和截流設施使曝氣裝置的曝氣時間大大縮短，在保證出水質量的同時，顯著降低了曝氣裝置所需的能耗，從而降低了污水處理裝置的運行費用，節約了能源。
[0029]4、本發明，既可以通過作為單獨的曝氣改善設施安裝在污水處理系統中，也可以以填料支架的方式在安裝填料時布設在處理裝置內，安裝方式靈活，適用范圍廣泛。
[0030]5、本發明，加工和安裝過程較為簡便，升級和改造的難度低，易于在各種地方推廣和應用。
【附圖說明】
[0031]圖1為本發明的一種微動力緩釋型曝氣結構的結構示意圖；
[0032]圖2為本發明中一種微動力緩釋型曝氣結構的俯視圖；
[0033]圖3為本發明一實施例中一種微動力緩釋型曝氣結構的結構示意圖；
[0034]圖4為本發明實施例中曝氣支管的局部示意圖；
[0035]圖5為本發明實施例中空氣截流盤的結構示意圖；
[0036]圖6為本發明實施例中一種微動力緩釋型曝氣方法的流程示意圖；
[0037]其中，I是鼓風機，2是曝氣主管，3是曝氣支管，4是止回閥，5是空氣截流盤，6是管道支架，7是填料，8是曝氣孔。
【具體實施方式】
[0038]為了使本發明的目的、技術方案和優點更加清楚，下面結合附圖對本發明作進一步闡述。
[0039]在本實施例中，參見圖1和圖2所示，本發明提出了一種微動力緩釋型曝氣結構，曝氣結構置于污水處理池內，所述曝氣結構包括鼓風機1、曝氣主管2、曝氣支管3、空氣截流盤5和管道支架6;所述鼓風機I的出風口通過曝氣主管2連通曝氣主管2入口，且所述曝氣主管2豎直置于污水處理池一側，所述曝氣支管3由上到下橫向分層設置在污水處理池內且曝氣支管3進水端分別與所述曝氣主管2相連通;所述管道支架6垂直于污水處理池的底部且固定連接每一層的曝氣支管3;在所述曝氣支管3上開設有不同孔徑的曝氣孔8，且在曝氣孔8的上均罩有相對應的空氣截流盤5。
[0040]作為上述實施例的優選方案，如圖4所示，沿曝氣支管3內氣流流動方向，曝氣孔8的孔徑逐漸增加且孔間距離逐漸減小。
[0041]在平面布置上，裝置內曝氣支管3均勻分布，曝氣支管3距曝氣主管2近的位置曝氣孔8孔徑小，而較遠的位置孔徑大，氣體從曝氣主管2進入曝氣支管3后，最初由于鼓風機I動力支持足，氣體壓強大，故安設小的曝氣孔8，增加氣體從孔內溢出的阻力，控制曝氣支管3前段的氣泡數量和溢出速度；當氣體流入曝氣支管3末端，由于在曝氣支管3內流動路徑較長，流動阻力消耗的壓強較多，曝氣孔8孔徑設置較大，孔數量多，使得末端的氣體有在壓力不是很充足的情況下也能充分溢出;從而保證了在平面上整個平面曝氣強度的均衡。
[0042]優選的，所述曝氣孔8孔徑為2-5mm，孔間距離為200-500mm。
[0043]作為上述實施例的優選方案，如圖5所示，所述空氣截流盤5呈上設置有呈蜂窩狀分布的通孔，且空氣截流盤5下表面正對曝氣孔8。用于保留從曝氣孔8溢出的空氣，空氣截流盤5上的蜂窩狀設計可充分截流孔中溢出的空氣，使空氣長時間停留在水體中，提高空氣與水接觸時間，保證處理效果。
[0044]優選的，所述空氣截流盤5直徑為曝氣支管3管徑的1-3倍，空氣截流盤5厚度為3-4mm，且蜂窩狀的通孔孔徑為2mm。
[0045]作為上述實施例的優選方案，所述曝氣支管3相對于曝氣主管2連接處向上傾斜，且污水處理池內由上到下的曝氣支管3層間距逐層減小，每層沿污水處理池的平面均勻鋪設多根曝氣支管3。
[0046]污水處理池下部污泥含量高，微生物數量較多，需要氣體量達，為了滿足反應好氧需求，下部布設的曝氣支管3數量較多，以保證反應裝置的氧氣含量;在縱向布置方面，下面鋪氣孔多，曝氣量足，上部微生物較少，曝氣支管3布置較少，避免了裝置中局部含氧不足而局部曝氣過度的情況。
[0047]優選的，所述傾斜的角度為相對于水平面3-5°向上的傾角在污水處理池內安裝3-5層曝氣支管3，且每層鋪設4-6根曝氣支管3，曝氣支管3管徑為5-20mm，曝氣支管3層間距為150_500mm。
[0048]作為上述實施例的優選方案，如圖3所示，在所述曝氣支管3上安裝填料7。
[0049]使填料7上附著的微生物可與曝氣支管3溢出的氧氣有更充分的接觸；同時，微生物經過長時間在填料7上生長，易結塊。
[0050]近距離的曝氣孔8可沖刷填料7上冗余的污泥塊，保持微生物的持續增長，同時避免了填料7上污泥過多結團的現象，保證了填料7有足夠的比表面積供微生物附著。
[0051]曝氣孔8和曝氣支管3的鋪設也可根據填料7的裝填的多少，密疏進行調整，以保證各部分附著的生物有足夠的氧氣量進行生化反應，凈化污水。
[0052]作為上述實施例的優選方案，在所述曝氣主管2上安裝止回閥4，在所述曝氣主管2和曝氣支管3上均安裝有控制閥門。止回閥4防止曝氣主管2內氣體回流。
[°°53]具體實施例1，如圖1所示:
[0054]本發明的一種優化設計為，安裝在有效容積為20m3的污水處理池內，曝氣系統的曝氣主管2的管徑為60_，并安裝止回閥4。曝氣支管3的管徑為10_，安裝時與水平應取3°向上的傾角，且安裝4層曝氣支管3，層間距為150-350mm，每層鋪設5根曝氣支管3，均勻分布在污水處理池內。
[0055]曝氣支管3上的空氣曝氣孔8額孔徑取2-5mm，沿曝氣支管3內氣流流動方向，曝氣孔8孔徑逐漸增加，孔間間距為200-400mm，沿曝氣支管3內氣流流動方向間距逐漸減小。曝氣支管3上的空氣截流盤5下表面正對曝氣孔8，呈蜂窩狀，蜂窩孔徑取2mm，孔深3mm，空氣截流盤5直徑為曝氣支管3管徑的I倍。
[0056]曝氣支管3通過管道支架6固定在污水處理池內，管道支架6材料為硬塑料，管道支架6的間距取600mm。
[0057]具體實施例2，如圖3所示:
[0058]本發明的另一種優化設計為，安裝在有效容積為50m3的污水處理池內，曝氣系統的曝氣主管2的管徑定為80mm，并安裝止回閥4。曝氣支管3管徑為10mm，安裝時與水平應取5°向上的傾角，污水處理池內安裝4層曝氣支管3，且層間距為150-000mm，每層鋪設5根曝氣支管3均勻分布在污水處理池內；并曝氣支管3作為填料7支架，在曝氣支管3上安裝填料7。
[0059]為配合本發明方法的實現，基于相同的發明構思，如圖6所示，本發明還提供了一種微動力緩釋型曝氣方法，包括步驟:
[0060]步驟SOl，鼓風機I進行曝氣，空氣通過鼓風機I進入曝氣主管2，曝氣主管2內的空氣分布到各曝氣支管3;
[0061]步驟S02，空氣從曝氣支管3上各曝氣孔8溢出，溢出后的空氣一部分溶解到污水中為生物反應過程提供氧氣，另一部分被空氣截流盤5留住使空氣長時間停留在水體中提高空氣與水的接觸時間；
[0062]步驟S03，鼓風機I停止曝氣，污水處理池內微生物消耗截流的空氣；
[0063]步驟S04，循環步驟SOl至步驟S03。
[0064]實施例的一種微動力緩釋型曝氣方法:
[0065]當鼓風機I進行曝氣時，空氣通過鼓風機I進入曝氣主管2，曝氣主管2內的空氣由于管內各部位阻力和壓差不同，分布到各曝氣支管3。
[0066]反應裝置下部污泥含量高，微生物數量較多，需要氣體量達，為了滿足反應好氧需求，下部布設的曝氣支管3數量較多，以保證反應裝置的氧氣含量。在縱向布置方面，下面鋪氣孔多，曝氣量足，上部微生物較少，曝氣支管3布置較少，避免了裝置中局部含氧不足而局部曝氣過度的情況。在平面布置上，裝置內曝氣支管3均勻分布，距曝氣主管2近的位置曝氣孔8孔徑小，而較遠的位置孔徑大，氣體從曝氣主管2進入曝氣支管3后，最初由于鼓風機I動力支持足，氣體壓強大，故安設小的曝氣孔8，增加氣體從孔內溢出的阻力，控制曝氣支管3前段的氣泡數量和溢出速度。當氣體流入曝氣支管3末端，由于在曝氣支管3內流動路徑較長，流動阻力消耗的壓強較多，曝氣孔8孔徑設置較大，孔數量多，使得末端的氣體有在壓力不是很充足的情況下也能充分溢出。這樣的設計保證了在平面上整個平面曝氣強度的均衡。氣體從孔內溢出后，一部分溶解到污水中，為生物反應過程提供氧氣，另一部分被空氣截流盤5留住，空氣截流盤5上的蜂窩狀設計可充分截流孔中溢出的空氣，使空氣長時間停留在水體中，提高空氣與水接觸時間，保證處理效果。
[0067]鼓風機I鼓入空氣l-2min后，曝氣支管3內和空氣截流盤5上均保留了大量空氣;這時鼓風機I可停止曝氣10-15min，使裝置內微生物有足夠時間消耗裝置內截流的空氣，之后鼓風機I再進行曝氣。由于鼓風機I為間歇工作方式，其停機時間較長，因此本發明可大大節省能源消耗，降低運行費用。
[0068]以上顯示和描述了本發明的基本原理和主要特征和本發明的優點。本行業的技術人員應該了解，本發明不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中描述的只是說明本發明的原理，在不脫離本發明精神和范圍的前提下，本發明還會有各種變化和改進，這些變化和改進都落入要求保護的本發明范圍內。本實發明要求保護范圍由所附的權利要求書及其等效物界定。
【主權項】
1.一種微動力緩釋型曝氣結構，其特征在于，曝氣結構置于污水處理池內，所述曝氣結構包括鼓風機(I)、曝氣主管(2)、曝氣支管(3)、空氣截流盤(5)和管道支架(6);所述鼓風機(1)的出風口連通曝氣主管(2)入口，且所述曝氣主管(2)豎直置于污水處理池一側;所述曝氣支管(3)由上到下橫向分層設置在污水處理池內且曝氣支管(3)進水端分別與所述曝氣主管(2)相連通;所述管道支架(6)垂直于污水處理池的底部且固定連接每一層的曝氣支管(3);在所述曝氣支管(3)上開設有不同孔徑的曝氣孔(8)，且在曝氣孔(8)的上均罩有相對應的空氣截流盤(5)。2.根據權利要求1所述的一種微動力緩釋型曝氣結構，其特征在于，沿曝氣支管(3)內氣流流動方向，曝氣孔(8)的孔徑逐漸增加且孔間距離逐漸減小。3.根據權利要求2所述的一種微動力緩釋型曝氣結構，其特征在于，所述曝氣孔(8)孔徑為2-5mm，孔間距離為200-500mm。4.根據權利要求1所述的一種微動力緩釋型曝氣結構，其特征在于，所述空氣截流盤(5)上設置有呈蜂窩狀分布的通孔。5.根據權利要求4所述的一種微動力緩釋型曝氣結構，其特征在于，所述空氣截流盤(5)直徑為曝氣支管(3)管徑的1-3倍，空氣截流盤(5)厚度為3-4mm，且蜂窩狀的通孔孔徑為2mm ο6.根據權利要求1-5中任意一項所述的一種微動力緩釋型曝氣結構，其特征在于，所述曝氣支管(3)相對于曝氣主管(2)連接處向上傾斜，且污水處理池內由上到下的曝氣支管(3)層間距逐層減小，每層沿污水處理池的平面均勻鋪設多根曝氣支管(3)。7.根據權利要求6所述的一種微動力緩釋型曝氣結構，其特征在于，所述傾斜的角度為相對于水平面3-5°向上的傾角，在污水處理池內安裝3-5層曝氣支管(3)，且每層鋪設4-6根曝氣支管(3)。8.根據權利要求1所述的一種微動力緩釋型曝氣結構，其特征在于，在所述曝氣支管(3)上安裝填料(7)。9.根據權利要求1所述的一種微動力緩釋型曝氣結構，其特征在于，在所述曝氣主管(2)上安裝止回閥(4)，在所述曝氣主管(2)和曝氣支管(3)上均安裝有控制閥門。10.一種微動力緩釋型曝氣方法，其特征在于，包括步驟: 步驟SOl，鼓風機(I)進行曝氣，空氣通過鼓風機(I)進入曝氣主管(2)，曝氣主管(2)內的空氣分布到各曝氣支管(3); 步驟S02，空氣從曝氣支管(3)上各曝氣孔(8)溢出，溢出后的空氣一部分溶解到污水中為生物反應過程提供氧氣，另一部分被空氣截流盤(5)留住使空氣長時間停留在水體中提高空氣與水的接觸時間； 步驟S03，鼓風機(I)停止曝氣，污水處理池內微生物消耗截流的空氣;步驟S04，循環步驟301至步驟503。
【文檔編號】C02F3/02GK106045012SQ201610550467
【公開日】2016年10月26日
【申請日】2016年7月13日
【發明人】潘科, 施國中, 何明雄, 胡啟春, 申祿坤
【申請人】農業部沼氣科學研究所