[实用新型]一种基于自旋转强化二次流的曝气装置

说明书

一种基于自旋转强化二次流的曝气装置，所述曝气装置包括曝气盘、旋转单元和搅拌桨叶，所述曝气盘位于底部，所述曝气盘上安装旋转单元，所述旋转单元的旋转轴上安装所述搅拌桨叶。所述曝气盘包括曝气盘主体和曝气盘膜片，所述曝气盘主体的上部设有敞口，所述曝气盘膜片固定在所述敞口上，所述曝气盘主体的下部与管道连接，所述管道与压缩空气源连通。利用气泡上升驱动桨叶旋转形成二次流，抑制死区产生；同时延长气泡停留时间，提高曝气效率。本实用新型提供了一种抑制底部死区、提高曝气效率、实施简单快捷、成本低的基于自旋转强化二次流的曝气装置。

技术领域

本实用新型属于污水处理技术领域，涉及一种二次流强化水力搅拌的曝气装置。

背景技术

随着我国环境污染状况日趋严峻，国家对污水处理厂的排放要求也越来越严格。近年来，国家和各地政府陆续出台了一系列新污水处理厂尾水排放标准，对污水处理厂提出了更高的要求，迫使污水处理厂投入资金进行设施的提标改造和操作参数的优化。

在污水处理过程中，曝气是废水好氧生物处理工艺的基本单元，也是动力消耗的主要环节，其可占动力成本的50％以上。曝气通过鼓风机将空气通入曝气装置，通过微孔曝气膜将空气以小气泡的形式鼓入水中。曝气产生的气泡具有促进流场均质化和增加水中溶解氧两个作用。

(1)促进流场均质化

曝气产生的气泡受浮力作用在向上运动，在运动过程中，气泡带动水流一起运动，水流运动进而带动污泥协同运行，从而产生气-液-固(污泥)三相间的速度梯度，形成水力扰动和剪切。这种由气泡运动产生的水力扰动有效促进了反应单元中气-液-固(污泥)的混合，使得溶解氧、有机物及微生物之间充分接触，促进污染物的传质及均匀分布，从而提高好氧反应单元中的污染物降解效率。但现有研究发现，好氧反应单元的底部常由于水力扰动不足而存在死区，造成污染物的混合不均匀及污泥沉降堆积，影响反应单元的运行效率。现有工艺主要通过增加曝气强度来提高气泡升流速度，从而提高气-液-固(污泥)三相间的速度梯度增加水力扰动避免死区产生，但这种方式大大增加了运行成本。

(2)增加水中溶解氧含量

在好氧过程中，微生物新陈代谢消耗水中溶解氧，因此需要向生化池中补充溶解氧以维持好氧环境。曝气产生的气泡在上浮过程中通过气-水液膜传质，将氧气供给至水中，为微生物提供所需的溶解氧。提高曝气中的氧传质效率对反应器单元的充氧效率，以及降低运行能耗具有重要意义。

研究表明，氧传质效果受温度、气泡大小、曝气强度影响明显。研究表明氧传质效率随温度升高而增加，其原因在于温度变化影响微气泡界面的表面张力，从而影响了气泡内压等特性。气泡尺寸的减小增加了比表面积，有助于提高气泡曝气的氧传质速率。同时，小气泡上升速度降低，延长了气泡在反应器中的停留时间，使得氧气的传质更加充分。增加曝气强度也能提高传质效率，原因在于氧的总传递系数随曝气强度的增加而线性提高。

在实际操作中，目前常见的增加曝气氧传质的途径是提高曝气强度，但这种方式大大增加了运行成本。综上，开发一种提高氧传质效率，且使反应单元底部气-液-固三相混合更均匀的曝气装置具有提高污染物降解效率、降低运行能耗的双重意义。

已有研究表明，合理优化流场和提高曝气效率对污水处理厂污染物降解效率及节能降耗具有重要意义。现有工艺通常采用增加曝气强度的方式增加水力扰动，虽然在一定程度上提高了流场均质化，且增加了溶解氧含量，但这种方式大大增加了运行成本。

发明内容

为了克服已有技术的不足，本实用新型提供了一种增加溶解氧传质效率、提高曝气效率、实施简单快捷、成本低的基于自旋转强化二次流的曝气装置。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种基于自旋转强化二次流的曝气装置，所述曝气装置包括曝气盘、旋转单元和搅拌桨叶，所述曝气盘位于底部，所述曝气盘上安装旋转单元，所述旋转单元的旋转轴上安装所述搅拌桨叶。