[实用新型]一种新的向水中充氧的装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种向水中充氧的装置，特别涉及污水处理过程中为微生物提供溶解氧。

背景技术

好氧生化处理工艺是污水处理的主要工艺过程，微生物种群利用水中的溶解氧降解污水中的有机污染物。工艺曝气设备的氧利用率和污泥浓度的高低影响到污水处理厂占地、工程投资及运行费用。曝气设备产生的气泡大则相同曝气量时相对气液两相接触面积小，气泡在液相停留的相对时间短，大部分氧随气泡逸出水面。近年来污水处理领域致力于设法减小气泡的直径，增加气液接触停留时间和面积，取得一定效果。微孔曝气器相比于其它散流式及大、中气泡的鼓风曝气扩散设备具有溶解氧利用率高、服务面积大、节省鼓风机运行电耗的优点。但随着膜生物反应器等以高浓度絮状活性污泥为主的好氧工艺的发展和以好氧颗粒污泥为主的污水处理新技术的开发，这些工艺技术中反应器中污泥浓度要远远高于普通活性污泥法，氧的需求量也就更大，如果还是从增加曝气量的方法来解决，不仅要增加动力消耗和设备费用，还会产生大量泡沫，影响生化反应系统和固液分离系统的正常运转。近年新开发的生化工艺膜——曝气生物膜反应器MABR 采用一种新颖的供氧方式，气相中的空气或纯氧在透气性致密膜如硅橡胶膜或微孔膜如疏水性聚合膜的管腔内流动，而液相中的废水在管外流动，在膜两侧氧分压差的推动下，管腔内的氧透过膜面或膜壁上的微孔扩散进入管外的液体中，在保持氧分压低于泡点压力的情况下，可实现向生物反应器的无泡供氧。膜曝气生物膜反应器MABR是以生物膜生长到膜组件上使氧直接以分子状态扩散进入生物膜直接对生物膜供氧为目的，追求接近100%的氧利用率和高的生物膜活性。但是为解决反应器内由于流量不均衡和传质能力较差的缺点需要增加动力消耗来提高反应器内的液体流速，实际上节能效果不明显。

发明内容

为了提高水中充氧的氧利用率，节省曝气电能消耗，适应单位体积高的氧负荷，本实用新型提供一种与目前曝气设备运行原理不同的新发明——一种新的向水中充氧的装置。

实现本实用新型的技术方案是：在鼓风充氧系统中，由微孔膜充氧组件与压力调节装置组成的充氧装置，通过压力调节装置的压力调节，使作用到具体微孔膜充氧组件的供气压力周期变化，使微孔膜充氧组件的工作过程包括：气泡产生及膨胀过程，在曝气时的某个时段气泡在微孔膜的表面产生并不断膨胀，但膨胀的过程使绝大多数的气泡不脱离微孔膜表面逸入水中；气泡维持过程，用供气的压力维持气泡的膨胀状态，该状态下气泡的大小和形状因为外界因素不断改变而变化，供气压力调整过程中气泡最大膨胀程度也使绝大多数的气泡不脱离微孔膜表面逸入水中；气冲洗过程，周期性地在气泡维持过程中增加供气压力，气泡快速膨胀使大部分在微孔膜表面的气泡迅速脱离微孔膜表面进入水中。下面是微孔膜充氧组件工作的原理。气体自微孔膜表面以气泡形式进入液体时有以下特点：只有当气体的压力大于膜孔内的毛细管压力和表面张力之和时，液体才能被压出膜孔，也就是说具有起泡点压力。膜的材质、膜的结构、孔径大小、表面张力、温度都是起泡点压力的影响因素。其中膜的亲水性/憎水性对起泡点压力和生物粘附性都有影响；孔径愈小则压缩空气通过而产生气泡所需的压力愈高。气泡脱离微孔膜组件进入水体过程包括气泡膨胀过程和脱离过程，在一定压力范围内气泡可以一直不脱离膜表面。脱离前气泡具有很大的比表面积。气泡维持过程气泡的大小和形状因为以下因素不断改变：由于供气增压设备固有频率的运行导致供气管道压力的不断变化；好氧池水位变化带来的微孔膜表面的压力变化；由于气流、水流等在膜表面的流动导致的内外压差的变化，这些引起了气泡的膨胀或收缩。供气的压力调整过程应使气泡最大膨胀程度时绝大多数的气泡不脱离微孔膜表面逸入水中，这要求膜组件具有一定的起泡点压力。而气泡维持过程的气泡收缩则可以使气泡很小，甚至可以使气泡缩小到微孔膜表面无明显气泡；气冲洗过程排出低氧浓度的气体的同时实现微孔膜的冲洗。气冲洗过程之后通过压力调节又进入气泡维持过程。