CN107265623A - 一种可搅拌曝气的时控机械式间歇反应器 - Google Patents

Abstract

本发明属于污水生化处理技术领域，涉及一种可搅拌曝气的时控机械式间歇反应器，包括电机、联轴器、轴承、固定支架、进气筒、曝气叶轮、运行***、反应器外壳、沉淀区挡板、曝气区、沉淀区、排泥阀和控制器，进气筒顶部设置在反应器曝气区的液面以下，电机、联轴器、轴承、固定支架、进气筒、曝气叶轮构成曝气实现的运行***，自动化控制实现搅拌和充氧交替进行，能进行全过程曝气和间歇曝气；实现消除浮泥、曝气和消泡多重功能，通过搅拌和气水泥三者的协调，使溶解氧水平、营养传质和污泥质量提高有机结合，避免对污泥造成过压影响，易于自动化控制、吨水处理能耗低，设备噪声小，曝气量可调节，充氧范围大，管路简单，不易堵塞。

Description

一种可搅拌曝气的时控机械式间歇反应器

技术领域：

本发明属于污水生化处理技术领域，涉及一种可搅拌曝气的时控机械式间歇反应器，特别是一种适用于污水生物除碳脱氮间歇曝气要求的反应器，其可通过自动控制，在需要曝气时给反应器充氧，在非曝气期间进行搅拌，增强反应器内泥水传质，克服了以往间歇反应器非曝气状态的泥水分离问题。

背景技术：

在污水生物处理技术中，除碳的同时进行脱氮一直是污水处理技术研究的热点，而对水体富营养化的要求，使国家和民众更加注重污水中氮磷的去除，为了满足这些要求，传统的工艺方法是采用SBR法(序批式活性污泥法)，SBR法是在单一的池内进水、曝气、沉淀、出水、排泥，为了脱氮除磷必须实现缺氧和厌氧阶段的运行，单池难以适应水处理除碳脱氮的要求，由此衍生的工艺有：池容利用率不高的连续进水的ICEAS法(间歇式循环延时曝气活性污泥法)、提高池容利用率的工艺方法、强化除磷的工艺方法等，这些衍生工艺存在生产成本高、投资大、操作难度大的问题；除碳脱氮工艺的发展，伴随着不利于工艺发展的生物现象的发生，成为工艺发展的阻力，如严重影响氧利用率和污泥活性的泡沫：工艺运行初期泡沫、反硝化起泡、表面活性剂起泡和生物泡沫等等，消泡方法有物化和生化法，物化不解决根本问题，杀菌均有副作用；传统活性污泥法存在液面浮泥问题，容易造产生反应器生化反应的死角；充氧量及其调节是现代除碳脱氮技术的关键技术之一，国内习惯的供气方式有：鼓风曝气充氧、表面曝气冲氧和水下曝气充氧，鼓风曝气的鼓风机噪声大、可调控性能差；在水处理工艺的变革中，管路布置越来越繁杂，实现多功能组合也使得管路工作状态变得难以控制，作为终端布气的设施更是维护重点，特别是堵塞问题严重。所以，寻求设计一种可搅拌曝气的时控机械式间歇反应器，曝气电机转速调控简便，通过时间继电器和调控器调整转速，实现搅拌和曝气，起到了多重作用，构造简单，不依赖于曝气管路和曝气头，以围绕进气筒的自循环及泵型叶轮推动力实现均质和溶解氧供给，吸水吸气同步、叶轮内挤压和水体中的浮升等环节实现氧气扩散。

发明内容：

本发明的发明目的在于克服现有技术存在的缺点，提出设计一种可搅拌曝气的时控机械式间歇反应器，以解决传统活性污泥法发生泡沫等生物现象以及液面浮泥的问题，避免产生反应器生化反应死角，克服了传统间歇反应器非曝气状态的泥水分离问题，改善了传统反应器运行过程难以进行自动化控制的弊端，克服传统供气方式风机噪声大、可调控制性能差、对设备要求高的困难，解决传统多功能组合方法使得管路布置繁杂、难以控制、容易产生管路堵塞的问题。

为了实现上述目的，本发明涉及的可搅拌曝气的时控机械式间歇反应器，其主体结构包括：电机、联轴器、轴承、固定支架、进气筒、曝气叶轮、运行***、反应器外壳、沉淀区挡板、曝气区、沉淀区、排泥阀和控制器；电机和轴承通过联轴器固定，进气筒底部和曝气叶轮的进水侧密封固定在一起，进气筒中部与轴承通过固定支架进行固定，进气筒顶部设置在反应器曝气区的液面以下；电机、联轴器、轴承、固定支架、进气筒、曝气叶轮构成曝气实现的运行***，运行***中各部件与反应器外壳的相对固定位置根据现场情况和水处理规模去确定；沉淀区挡板两侧边和反应器外壳构成一体，分割为曝气区、沉淀区，曝气区和沉淀区之间底部相通，反应器外壳所包围的部分和进出水一起构成了反应器，排泥阀设置在反应器外壳的侧底部；控制器内设置时间继电器和调控器，根据运行需要，控制器通过时间继电器和调控器控制电机转速多次低速、高速交替，即搅拌、充氧循环，在反应器进水前，时间继电器和调控器控制电机断电，反应器静置一段时间，使泥水充分分离，根据反应器内污泥浓度，在静置时通过排泥阀进行排泥，完成一个工作循环。

本发明在使用过程中，反应器间歇运行时，当反应器进出水(进出水如图水平箭头所示)时，控制器控制电机不运行，在污水进入曝气区后，从沉淀区挡板的底部，推移反应器中被处理水经由沉淀区后出水，减少短流影响；当曝气区不需要曝气时，控制器控制电机在低转速下运行，此时进气筒内处于正压状态，曝气叶轮出水能力远小于其上液面产生的自由孔口流量时，电机、联轴器、轴承、固定支架、进气筒、曝气叶轮复合体将只对曝气区起到搅拌作用，实现非曝气状态的泥水传质，电机相同转速下曝气筒浸水深度越大，进气筒内正压越大，泵型叶轮吸入口处正压越高，非曝气搅拌强度越大；当曝气区需要曝气充氧时，时间继电器和调控器提高电机转速，当转速高到一定程度，曝气叶轮出水能力和进气筒上进水能力达到一定关系时，进气筒形成一定负压吸气，和其上水面形成水力漏斗后，会像旋风一样抽吸空气，负压和液面降落漏斗吸气卷带空气、浮渣，泡沫落水后被曝气叶轮挤压并离心甩出到曝气区，对曝气区形成充氧和消泡，消除运行过程所形成的泡沫危害，整个充氧过程包括液面水体溶氧、液面抽吸复氧、液面水体沿进气筒落下的同时吸气混流溶氧、负压抽吸混流溶氧、曝气叶轮机械作用下气水同流溶氧和气水被曝气叶轮分布到曝气区上升过程中向水体的溶氧，溶氧效果好；时间继电器和调控器控制电机的运行时间和对应的转速，曝气和停曝搅拌时间比可以通过时间继电器和调控器控制。

本发明涉及的曝气叶轮与曝气区在大小尺寸上相搭配，从而实现能量供应的需求，使搅拌时水力流线涉及整个曝气区。

本发明涉及的泵型叶轮依靠电机转速控制曝气和搅拌，实现气、水、泥三者的协调，使溶解氧水平、营养传质和污泥质量提高有机结合。进气筒引导的液体循环所产生的强力机械消泡作用，将可以把各种泡沫真空、正压和剪切力的循环分解和重新与污泥组合，消除泡沫影响，有利于工艺目标的实现。

本发明与现有技术相比，自动化控制实现搅拌和充氧交替进行，能进行全过程曝气和间歇曝气；曝气结构构造简单，控制器调控电机转速，实现消除浮泥、曝气和消泡多重功能，通过搅拌和气水泥三者的协调，使溶解氧水平、营养传质和污泥质量提高有机结合，避免对污泥造成过压影响，易于自动化控制、吨水处理能耗低；设备噪声小，曝气量可调节，充氧范围大，管路简单，不易堵塞；其整体结构设计简单，制备成本低，使用操作方便，维修方便，省工省力，环境友好。

附图说明：

图1是本发明的整体结构原理示意图。

具体实施方式：

下面通过具体实施例并结合附图对本发明作进一步说明。

实施例：

本实施例涉及的可搅拌曝气的时控机械式间歇反应器，其主体结构包括：电机1、联轴器2、轴承3、固定支架4、进气筒5、曝气叶轮6、反应器外壳7、沉淀区10挡板8、曝气区9、沉淀区10、排泥阀11和控制器12；电机1和轴承3通过联轴器2固定，进气筒5底部和曝气叶轮6的进水侧密封固定在一起，进气筒5中部与轴承3通过固定支架4进行固定，进气筒5顶部设置在反应器曝气区9的液面以下；电机1、联轴器2、轴承3、固定支架4、进气筒5、曝气叶轮6构成曝气实现的运行***，运行***中各部件与反应器外壳7的相对固定位置根据现场情况和水处理规模去确定；沉淀区10挡板8两侧边和反应器外壳7构成一体，分割为曝气区9、沉淀区10，曝气区9和沉淀区10之间底部相通，反应器外壳7所包围的部分和进出水一起构成了反应器，排泥阀11设置在反应器外壳7的侧底部；控制器12内设置时间继电器和调控器，根据运行需要，控制器12通过时间继电器和调控器控制电机1转速多次低速、高速交替，即搅拌、充氧循环，在反应器进水前，时间继电器和调控器控制电机1断电，反应器静置一段时间，使泥水充分分离，根据反应器内污泥浓度，在静置时通过排泥阀11进行排泥，完成一个工作循环。

本实施例在使用过程中，反应器间歇运行时，当反应器进出水(进出水如图水平箭头所示)时，控制器12控制电机1不运行，在污水进入曝气区9后，从沉淀区10挡板8的底部，推移反应器中被处理水经由沉淀区10后出水，减少短流影响；当曝气区9不需要曝气时，控制器12控制电机1在低转速下运行，此时进气筒5内处于正压状态，曝气叶轮6出水能力远小于其上液面产生的自由孔口流量时，电机1、联轴器2、轴承3、固定支架4、进气筒5、曝气叶轮6复合体将只对曝气区9起到搅拌作用，实现非曝气状态的泥水传质，电机1相同转速下曝气筒浸水深度越大，进气筒5内正压越大，泵型叶轮吸入口处正压越高，非曝气搅拌强度越大；当曝气区9需要曝气充氧时，时间继电器和调控器提高电机1转速，当转速高到一定程度，曝气叶轮6出水能力和进气筒5上进水能力达到一定关系时，进气筒5形成一定负压吸气，和其上水面形成水力漏斗后，会像旋风一样抽吸空气，负压和液面降落漏斗吸气卷带空气、浮渣，泡沫落水后被曝气叶轮6挤压并离心甩出到曝气区9，对曝气区9形成充氧和消泡，消除运行过程所形成的泡沫危害，整个充氧过程包括液面水体溶氧、液面抽吸复氧、液面水体沿进气筒5落下的同时吸气混流溶氧、负压抽吸混流溶氧、曝气叶轮6机械作用下气水同流溶氧和气水被曝气叶轮6分布到曝气区9上升过程中向水体的溶氧，溶氧效果好；时间继电器和调控器控制电机1的运行时间和对应的转速，曝气和停曝搅拌时间比可以通过时间继电器和调控器控制。

本实施例涉及的曝气叶轮6与曝气区9在大小尺寸上相搭配，从而实现能量供应的需求，使搅拌时水力流线涉及整个曝气区9。

本实施例涉及的泵型叶轮依靠电机1转速控制曝气和搅拌，实现气、水、泥三者的协调，使溶解氧水平、营养传质和污泥质量提高有机结合。进气筒5引导的液体循环所产生的强力机械消泡作用，将可以把各种泡沫真空、正压和剪切力的循环分解和重新与污泥组合，消除泡沫影响，有利于工艺目标的实现。

Claims (3)

1.一种可搅拌曝气的时控机械式间歇反应器，其特征在于主体结构包括电机、联轴器、轴承、固定支架、进气筒、曝气叶轮、运行***、反应器外壳、沉淀区挡板、曝气区、沉淀区、排泥阀和控制器；电机和轴承通过联轴器固定，进气筒底部和曝气叶轮的进水侧密封固定在一起，进气筒中部与轴承通过固定支架进行固定，进气筒顶部设置在反应器曝气区的液面以下；电机、联轴器、轴承、固定支架、进气筒、曝气叶轮构成曝气实现的运行***，运行***中各部件与反应器外壳的相对固定位置根据现场情况和水处理规模去确定；沉淀区挡板两侧边和反应器外壳构成一体，分割为曝气区、沉淀区，曝气区和沉淀区之间底部相通，反应器外壳所包围的部分和进出水一起构成了反应器，排泥阀设置在反应器外壳的侧底部；控制器内设置时间继电器和调控器，根据运行需要，控制器通过时间继电器和调控器控制电机转速多次低速、高速交替，即搅拌、充氧循环，在反应器进水前，时间继电器和调控器控制电机断电，反应器静置一段时间，使泥水充分分离，根据反应器内污泥浓度，在静置时通过排泥阀进行排泥，完成一个工作循环。

2.根据权利要求1所述的一种可搅拌曝气的时控机械式间歇反应器，其特征在于所述的曝气叶轮与曝气区在大小尺寸上相搭配，从而实现能量供应的需求，使搅拌时水力流线涉及整个曝气区。

3.根据权利要求1或2所述的一种可搅拌曝气的时控机械式间歇反应器，其特征在于反应器在使用过程中，反应器间歇运行时，当反应器进出水时，控制器控制电机不运行，在污水进入曝气区后，从沉淀区挡板的底部，推移反应器中被处理水经由沉淀区后出水，减少短流影响；当曝气区不需要曝气时，控制器控制电机在低转速下运行，此时进气筒内处于正压状态，曝气叶轮出水能力远小于其上液面产生的自由孔口流量时，电机、联轴器、轴承、固定支架、进气筒、曝气叶轮复合体将只对曝气区起到搅拌作用，实现非曝气状态的泥水传质，电机相同转速下曝气筒浸水深度越大，进气筒内正压越大，泵型叶轮吸入口处正压越高，非曝气搅拌强度越大；当曝气区需要曝气充氧时，时间继电器和调控器提高电机转速，当转速高到一定程度，曝气叶轮出水能力和进气筒上进水能力达到一定关系时，进气筒形成一定负压吸气，和其上水面形成水力漏斗后，会像旋风一样抽吸空气，负压和液面降落漏斗吸气卷带空气、浮渣，泡沫落水后被曝气叶轮挤压并离心甩出到曝气区，对曝气区形成充氧和消泡，消除运行过程所形成的泡沫危害，整个充氧过程包括液面水体溶氧、液面抽吸复氧、液面水体沿进气筒落下的同时吸气混流溶氧、负压抽吸混流溶氧、曝气叶轮机械作用下气水同流溶氧和气水被曝气叶轮分布到曝气区上升过程中向水体的溶氧，溶氧效果好；时间继电器和调控器控制电机的运行时间和对应的转速，曝气和停曝搅拌时间比可以通过时间继电器和调控器控制。