專利名稱：污水治理高效混流增氧的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是一種污水治理增氧的方法，特別是一種污水治理高效混流增氧的方法，屬于環(huán)保污水處理領(lǐng)域。
在我國靠近城市的較大湖泊，如昆明滇池、合肥巢湖等，輸入湖泊的氮、磷總負(fù)荷中，約有50％來自城市污水，50％來自流域非點(diǎn)源地表徑流和湖區(qū)降水，在離城市較遠(yuǎn)或者受城市工業(yè)廢水、生活污水排放影響較小的湖泊、水庫，如高州水庫、淀山湖、南四湖等，營養(yǎng)負(fù)荷主要來自湖泊流域的面源污染，其氮、磷負(fù)荷約占入湖總負(fù)荷的60-70％。因此污水治理中控制污染源和水域抑藻是當(dāng)前防治我國湖泊富營養(yǎng)化的重要環(huán)節(jié)，利用物理法進(jìn)行除藻、抑藻是最安全可靠的方法之一，從現(xiàn)有技術(shù)的檢索資料進(jìn)行分析，大多充氧或充氣裝置均存在充氧利用率低的情況，常在25～30％。美國專利號(hào)4774031,Aire-O2aspirator aerator(含氧抽吸充氣機(jī))，此裝置用于工業(yè)與城市污水處理，充氣機(jī)安裝在浮艇或PVC的漂流裝置上，利用巖電源作動(dòng)力，馬達(dá)露出水面，運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，螺旋槳帶動(dòng)水高速運(yùn)動(dòng)，在傳動(dòng)軸的空氣室內(nèi)形成內(nèi)向的壓力，使空氣在大氣壓力的推動(dòng)下被吸入空氣室，并使細(xì)小氣泡進(jìn)入螺旋槳周圍的水域，該充氣機(jī)的主要部件由馬達(dá)、空心傳動(dòng)軸、在傳動(dòng)軸位置有空氣室，以及安裝在傳動(dòng)軸頂端的螺旋槳、擴(kuò)散器等。由于該充氧機(jī)為固定式充氧機(jī)，通過組合的方式擴(kuò)大充氧范圍，對(duì)于流動(dòng)的水體效果較好，但在不流動(dòng)的水體中由于其每一臺(tái)充氧機(jī)的充氧范圍是一定的，且在一定時(shí)間后會(huì)與充氧區(qū)域以外的水域間形成隔離帶，使得充氧效率大大降低(形成隔離帶后氧的利用率低子10％)，使用范圍局限性大。當(dāng)此裝置固定安裝時(shí)，只能服務(wù)部分區(qū)域，曝氣不均勻，易產(chǎn)生死角；裝置在浮艇或PVC裝置上時(shí)由于使用岸電作動(dòng)力，操作不方便而且在惡劣天氣情況下，不夠穩(wěn)定。岸電又限制了其使用范圍，在實(shí)際深水及淺水中，受機(jī)械因素的影響，螺旋槳不可能做的很長或很短；在水位較低時(shí)，空氣與水的接觸時(shí)間較短，會(huì)降低氧傳遞速率；而且價(jià)格較高，能耗也較高，上述的這種充氧方法和設(shè)備不適合我國現(xiàn)階段污水處理廠、中小型河道及湖泊污水處理的應(yīng)用。
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種污水治理高效混流增氧的方法。
本發(fā)明的技術(shù)方案如下在廢水的好氧生物處理中，需不斷向處理系統(tǒng)輸入空氣，以提供基質(zhì)氧化分解和微生物生長所需的氧。氧氣從氣相到液相的遷移過程，由于氣液兩相間存在一個(gè)界面，在任何流體動(dòng)力學(xué)條件下，界面兩側(cè)均有一層由氣體分子和液體分子組成的表面膜，在表層膜兩邊分別是氣、液兩相的主體流。在氧氣的傳遞過程中，氧分子首先以分子擴(kuò)散的方式，在氣一液分子的相互作用下從氣相主體穿過表面膜，在相界面上完成溶解過程，然后經(jīng)過液面，進(jìn)入液相主體。由于主體流中流體的充分湍動(dòng)，兩相中氧的濃度逐漸趨于均勻，可以認(rèn)為主體流中氧分子的傳質(zhì)阻力趨于零；氧分子在一系列的擴(kuò)散過程中，其傳質(zhì)阻力主要來自分子間的相互作用，整個(gè)過程需要克服的總阻力等于各步阻力之和。氣液兩相的物質(zhì)傳遞速率取決于氣膜與液膜分子擴(kuò)散的速率，膜的厚度與傳質(zhì)的擴(kuò)散系數(shù)成反比，相對(duì)湍流程度越強(qiáng)，傳質(zhì)的擴(kuò)散系數(shù)越高，則膜的厚度越低；氣液兩相濃度差越大，則溶解效率越高；氣液之間的接觸面越大，則單位時(shí)間溶質(zhì)的溶解量越大。為此，本發(fā)明以旋轉(zhuǎn)筒體為工具，筒體高速旋轉(zhuǎn)，對(duì)氣液兩相進(jìn)行混流，首先由水泵將高壓水注入筒體，由壓氣機(jī)或氧氣罐將氣源通過筒體內(nèi)的微孔放出，在筒內(nèi)形成負(fù)壓，氣體迅速形成微小的氣泡；氣液混合體通過設(shè)有微孔的曝氣器在各水域的深淺水層中噴射。旋轉(zhuǎn)筒體可以設(shè)置若干層套筒進(jìn)行混流攪拌處理，層數(shù)可根據(jù)水質(zhì)和需要確定。充入筒體的水壓、氣壓也可根據(jù)水質(zhì)的情況進(jìn)行設(shè)定。本發(fā)明以移動(dòng)的方式，對(duì)各類水域進(jìn)行曝氣增氧，沒有任何如固定式曝氣增氧形成的死角區(qū)。本發(fā)明還可根據(jù)實(shí)際需要移到船上。
以下進(jìn)一步提供實(shí)施例
用泵給水加壓通過進(jìn)水管進(jìn)入筒體內(nèi)進(jìn)行高速旋轉(zhuǎn)，在高速離心作用下形成高強(qiáng)旋流；進(jìn)氣管的氣源可以是純氧或者是空氣，通過空壓機(jī)或氧氣罐把空氣或氧氣壓入筒內(nèi)；在混流中，水與氣在筒體內(nèi)充分混合，在高速流動(dòng)的水流的作用下，使氧氣形成微米氣泡，與水氣充分混合，壓力使得氣-液界面的張力迅速破壞，而高強(qiáng)紊流乘氣相與液相界面消失的瞬間，完成由氣相向液相的傳遞；充分混合的水氣混合物經(jīng)曝氣器噴射。在高壓水與高壓氣體劇烈混摻的過程中，增加了氣水的接觸時(shí)間和接觸面積，打破氣液兩層膜，使氧分子在瞬間(1-2ms)完成從氣相向液相的轉(zhuǎn)化。本發(fā)明可實(shí)現(xiàn)氣泡的平均直徑在1.8μm以下，超過了美國環(huán)保組織制訂的2.2μm的標(biāo)準(zhǔn)；在水位越深的地方，氣體與水的接觸時(shí)間也越長，氧的利用率也就越高，充氧效果越好，DO最高可達(dá)16mg/l。
本發(fā)明具有實(shí)質(zhì)性特點(diǎn)和顯著進(jìn)步，本發(fā)明可用于船體上，進(jìn)行全水域的曝氣充氧，也可按需要用于進(jìn)行完全移動(dòng)式充氧，使水產(chǎn)生大旋流，不存在死角。完全避免曝氣機(jī)產(chǎn)生的限域現(xiàn)象。在1.1KW功率條件下，流量40m3/h純氧混流增氧系統(tǒng)的充氧能力為4.3kgO2/h，動(dòng)力效率為3.91kgO2/KW.h，混合效率為0.125KW/m3，氧的利用率＞＞30％
權(quán)利要求
1.一種污水治理高效混流增氧的方法，其特征在于以旋轉(zhuǎn)筒體為工具，對(duì)氣液兩相進(jìn)行混流，首先由水泵將高壓水注入筒體，由壓氣機(jī)或氧氣罐將氣源通過筒體內(nèi)的微孔放出，筒體高速旋轉(zhuǎn)，在筒內(nèi)形成負(fù)壓，氣體迅速形成微小的氣泡；氣液混合體通過設(shè)有微孔的曝氣器在各水域的深淺水層中噴射。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的這種污水治理高效混流增氧的方法，其特征還在于以旋轉(zhuǎn)筒體可以設(shè)置若干層套筒進(jìn)行混流處理，層數(shù)可根據(jù)水質(zhì)和需要確定。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的這種污水治理高效混流增氧的方法，其特征還在于充入筒體的水壓、氣壓也可根據(jù)水質(zhì)的情況進(jìn)行設(shè)定。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的這種污水治理高效混流增氧的方法，其特征還在于可以移動(dòng)的方式，對(duì)各類水域進(jìn)行曝氣增氧，還可根據(jù)實(shí)際需要移動(dòng)到船上。
全文摘要
污水治理高效混流增氧的方法以旋轉(zhuǎn)筒體為工具,對(duì)氣液兩相進(jìn)行混流攪拌,首先由水泵將高壓水沿切線方向注入筒體,由壓氣機(jī)或氧氣罐將氣源通過筒體內(nèi)的微孔放出,筒體高速旋轉(zhuǎn),在筒內(nèi)形成負(fù)壓,氣體迅速形成微小的氣泡;氣液混合體通過設(shè)有微孔的曝氣器在各水域的深淺水層中釋放。
文檔編號(hào)C02F3/20GK1304887SQ0012781
公開日2001年7月25日 申請(qǐng)日期2000年12月7日 優(yōu)先權(quán)日2000年12月7日
發(fā)明者章永泰 申請(qǐng)人:章永泰