內曝氣式曝氣方法與裝置的製作方法

2023-05-22 16:34:41 2

專利名稱：內曝氣式曝氣方法與裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及曝氣方法和設備，特別是一種內曝氣式曝氣方法及實現該方法的裝置。
背景技術：
曝氣是將臭氧、氧氣或空氣等氣體強制溶解到水體中的過程，目的是增加氣體在液體中溶解度，達到加速理化或生化處理目的。傳統的曝氣裝置種類很多，有純氧——微孔布氣曝氣系統，純氧——混流增氧曝氣系統，鼓風機——微孔布氣管曝氣系統，葉輪吸氣推流式曝氣器，水下射流曝氣設備等，這些曝氣裝置雖然都發揮了較大的作用，但由於均為直曝式開放式結構，一般是將氣體分布到液體中，氣體向外溶解擴散到液體中，所以能源耗費大，成本高，臭氧或氧氣的利用率不高，曝氣效率較低，有時還會造成空氣汙染。

發明內容
本發明的目的是為克服現有技術的不足而公開一種曝氣效率高，能源耗費小，不會汙染空氣、操作方便，便於自動控制的內曝氣式曝氣方法及裝置。
本發明的內曝氣式曝氣方法是指液體在氣體中流動，氣體由液體四周向液體內溶解擴散的方法，其採用的技術方案是將廢水和氣體分別經內曝氣式曝氣裝置，利用裝置中的曝氣膜管的內外壓力差，使曝氣氣體以微氣泡的方式通過管壁微孔，均勻地分布於管腔中的流動液體中，達到氣、液兩相充分接觸曝氣，曝氣後可再將水液引入原活性汙泥水池中使用。該方法包括如下步驟(1)、引導廢水或需曝氣水液流經內曝氣式曝氣裝置的曝氣膜管；(2)、向內曝氣式曝氣裝置的密封殼體內充氣，加入氣體的壓力應大於曝氣膜管壁孔隙中液體的界面張力；(3)調整廢水流速和氣體壓力，以得到不同的溶解氧濃度；(4)將曝氣過的水液引入原活性汙泥水池中。
所述方法步驟(2)中加入氣體的壓力的計算公式為Ps＝2γ/R其中，Ps為最小工作壓力；γ為表面張力，通常情況下(25℃)液-氣界面中水的張力為0.07214N/m；R為膜管孔隙半徑，單位為μm。下面為一具體曝氣膜管的計算過程①通過顯微鏡觀察該膜管切片的孔隙分布，測量出孔隙的內徑。
②根據附加壓力公式計算出各內徑所對應的附加壓力值。
表1實驗膜管孔隙內徑(2R)與相應附加壓力值
根據表1可知，該實驗膜管微孔內徑最大為550μm，最小為120μm，範圍主要分布在120～300μm之間，而出現頻率較多的是200μm；最大對應附加壓力值為2.40KPa，最小值為0.52KPa，大都分布在0.96～2.40KPa範圍內，出現頻率較多的是1.44KPa。孔隙的內徑越大附加壓力越小。據此推算出使用這種曝氣膜管最小氣體工作壓力即克服這些微孔中液體的總表面張力所需壓力應大於0.96KPa。
用於實現內曝氣式曝氣方法的裝置為內曝氣式曝氣裝置，主要由密封殼體、曝氣膜管、進水布水控制系統、進氣管、壓氣顯示控制系統組成。將密封的殼體分隔為壓力室和減壓室，其內布設曝氣膜管，曝氣膜管的兩端頭穿過殼體與進水布水控制系統的進水管和出水管連通，在殼體的蓋板上設置有與殼體內腔連通的進氣管和壓氣顯示控制系統，在殼體的壓力室、減壓室底部各設置一個排液孔，供檢修時排出洩漏到兩室的液體。
所述的密封殼體為氣密性殼體，其上設有殼蓋板，內腔由隔板分隔為壓力室和減壓室，壓力室容積大於減壓室容積。
所述的曝氣膜管由具有特殊的選擇通透性，耐高低溫，適宜的物理強度，良好的絕緣性，非粘附性，耐酸性，阻燃性的發泡型合成材料製成，盤狀布設在壓力室中，最末一小段布設在減壓室中，根據處理水量的大小，曝氣膜管可為1管(層)或並聯2管(層)以上。
所述的壓力顯示控制系統，由壓力表、減壓閥、壓力傳感器組成，均設置在殼蓋板上並與殼體內腔的壓力室連通。在減壓閥上還設置有一減壓閥回氣管與氣源連通，當減壓閥放氣時，將臭氧和氧氣、氯氣等氣體回送到氣源中。壓力傳感器與信息控制系統連接，也可不設。
所述的進水布水控制系統由進水流速控制器、進水管、出水管、溶解氧測定池組成。進氣管和出水管分別與穿出殼體外的曝氣膜管的兩端頭連通，在進水管上設置有廢水流速控制器，根據溶解氧濃度要求控制進水流速，在出水管上設置有溶解氧測定池，隨時了解溶解氧的濃度情況。
本裝置主要用於中小型水處理環境，適合於高濃度有機廢水的降解和淨化處理，處理量在1～50m3/d。按下式計算日處理量＝(膜管內徑/2)2×3.14×流速×並列膜管數×24×60本發明的優點是(1)、曝氣效率高，能源耗費少，操作方便；(2)、當採用特殊氣體(臭氧、純氧、氯氣等)曝氣時，氣體不會外洩，利用率高，不汙染環境；(3)、由於氣體的溶解度與壓力成正比，本發明可以大幅度提高氣體壓力，強制曝氣，從而可以增加氣體的溶解度；(4)、本發明可對氣體壓力進行控制，因此，有利於實現曝氣過程的自動控制。


圖1是本發明內曝氣式曝氣裝置的結構示意圖。
(五)具體實施例本發明的內曝氣式曝氣裝置主要由密封殼體(1)、設置在殼體(1)內腔中的具有特殊選擇通透性的曝氣膜管(2)、設置在殼體上的進氣管(7)、壓力顯示控制系統及與曝氣膜管(2)連通的進水布水控制系統組成。殼體(1)的內腔由隔板分隔為獨立的壓力室(1-2)、減壓室(1-1)，壓力室(1-1)大於減壓室(1-2)，在減壓室(1-1)壓力室(1-2)底部邊緣設置排液孔(11)、(12)，該孔通常由螺栓擰緊，處於封閉狀態，有洩漏或檢修時作為排液口；曝氣膜管(2)選用具有選擇通透性、耐高低溫、適宜的物理強度、良好的絕緣性、非粘附性、耐酸性、阻燃性發泡型合成材料製成，並根據水處理量和溶解氧濃度要求確定膜管長度和內徑，盤狀布設在壓力室(1-1)中，最末一段穿過隔板布設在減壓室(1-2)中，曝氣膜管(2)的兩端穿過殼體(1)分別與進水管(3)出水管(9)連通，另根據處理水量的要求，可將曝氣膜管布設為1管(層)或並聯2管(層)以上。
在殼體(1)的殼蓋板(1-3)上布設進氣管(7)和壓力顯示控制系統的減壓閥(5)、壓力表(6)、壓力傳感器(8)，並與殼體(1)內腔的壓力室(1-1)連通，壓力傳感器(8)與信息控制系統連接，在減壓閥(5)上設置減壓閥回氣管(5-1)與氣源連通。進水布水控制系統的進水管(3)、出水管(9)與穿出殼體(1)的曝氣膜管(2)連通。在進水管(3)上設置有廢水流速控制器(4)，可根據水量和溶解氧濃度要求控制進水流速，在出水管(9)上設置有溶解氧測定池(11)，可隨時了解溶解氧的濃度情況，溶解氧測定池(11)與控制系統連接。
曝氣時，開啟水泵和廢水流速控制器，使廢水或需曝氣水液從內曝氣式曝氣裝置中的曝氣膜管中流過，同時開啟氣源，使殼體腔內充滿曝氣氣體，並達到一定壓力，利用膜管內外壓力差，使曝氣氣體以微氣泡的方式，通過管壁微孔均勻地分布到管腔中流動的液體中，達到氣、液兩相充分接觸、氣體溶解到廢水中，即達曝氣的目的，在曝氣過程中，壓力表實時地指示曝氣裝置內部的壓力，如果壓力超過設定的壓強時，減壓閥開啟，以維持曝氣殼體內的氣壓平衡和穩定，可設置壓力傳感器實時將壓力信號反饋至信息控制系統，通過該系統調節輸入氣壓。當曝氣氣體為臭氧時，為了充分利用和回收殘餘的臭氧，從安全閥出來的臭氧經過乾燥和淨化等處理成為臭氧發生器的原料氣體，供再次產生高濃度臭氧所用，曝氣過的水液可引入原活性汙泥水池中使用。
下面通過一實驗結果進一步說明本發明內曝氣式曝氣方法及裝置的曝氣效果，比傳統曝氣方法的效果好。
實驗用氣體氧氣；曝氣水量100ml；溶解氧測定儀義大利哈那HI9143型溶解氧測定儀。
表2直接曝氣方式溶解氧(DO)測定值表
(曝氣水量100ml)表3內曝氣式曝氣裝置曝氣溶解氧測定值表
(曝氣水量100ml，殼體內的壓力是0.01Mpa，曝氣管長度2.20m)由上表兩種曝氣方式測定結果可知，通過內曝式曝氣裝置曝氣後的溶解氧濃度比直接曝氣的濃度高，如果適當加大殼體內的壓力或減低水的流速，溶解氧的濃度將會增加。通過調節殼體內氣體的壓力或者調節水的流速可以使出水獲得不同的溶解氧濃度。
權利要求
1.一種內曝氣式曝氣方法，其特徵是廢水和氣體分別經一內曝氣式曝氣裝置中進行曝氣，再將曝氣後的水液引入原活性汙泥水池中，該方法包括如下步驟(1)、引導廢水或需曝氣水液流經內曝氣式曝氣裝置的曝氣膜管；(2)、向內曝氣式曝氣裝置的密封殼體內充氣，加入氣體的壓力應大於曝氣膜管壁孔隙中液體的界面張力；(3)調整廢水流速和氣體壓力，以得到不同的溶解氧濃度；(4)將曝氣過的水液引入原活性汙泥水池中。
2.一種用於實現內曝氣式曝氣方法的裝置，其特徵是密閉的殼體(1)內腔由隔板分隔成壓力室(1-1)、減壓室(1-2)，兩室內布設有曝氣膜管(2)，曝氣膜管(2)的兩端頭穿出殼體(1)分別與進水布水控制系統的進水管(3)、出水管(9)連通，在殼體(1)的殼蓋板(1-3)上設置有進氣管(7)和壓力顯示控制系統，並與殼體(1)的壓力室(1-1)連通，在壓力室(1-1)和減壓室(1-2)的底部邊緣設置有平時關閉的排液孔(12)和(11)。
3.根據權利要求2所述的內曝氣式曝氣裝置，其特徵是所述的殼體(1)為氣密性殼體，壓力室大於減壓室。
4.根據權利要求2所述的內曝氣式曝氣裝置，其特徵是所述的曝氣膜管(2)是用具有選擇通透性、耐高低溫、適宜的物理強度，良好的絕緣性，非粘附性、耐酸性、阻燃性的發泡型合成材料製成。
5.根據權利要求2所述的內曝氣式曝氣裝置，其特徵是曝氣膜管(2)盤狀布設在壓力室(1-1)中，最末一段布設在減壓室(1-2)中。
6.根據權利要求2所述的內曝氣式曝氣裝置，其特徵是曝氣膜管(2)可為1層或並聯2層以上。
7.根據權利要求2所述的內曝氣式曝氣裝置，其特徵是所述的壓力顯示控制系統，由減壓閥(5)、減壓閥回氣管(5-1)、壓力表(6)、壓力傳感器(8)組成，均設置在殼體(1)的蓋板(1-3)上，並與殼體的壓力室(1-1)連通，壓力傳感器(8)與信息控制系統連接。
8.根據權利要求2所述的內曝氣式曝氣裝置，其特徵是所述的進水布水控制系統由進水管(3)、廢水流速控制器(4)、出水管(9)、溶解氧測定池(10)組成，進水管(3)、出水管(9)分別與穿出殼體(1)的曝氣膜管(2)的兩端連通，在進水管(3)上設置有廢水流速控制器(4)，在出水管(9)上設置有溶解氧測定池(10)。
全文摘要
本發明公開了一種內曝氣式曝氣方法及裝置，該裝置主要由密封的殼體，布設在殼體內腔中的具有特殊選擇通透性的曝氣膜管，設置在殼體蓋板上的進氣管和壓力顯示控制系統以及與膜管連通的進水布水控制系統組成。將廢水在內曝氣式曝氣裝置的曝氣膜管中流動，向殼體內充曝氣氣體，並達到一定壓力，利用膜管內外壓力差，使曝氣氣體以微氣泡的方式，通過曝氣膜管壁微孔均勻地分布到管腔中流動的汙水中，達到氣、液兩相充分接觸即可達到曝氣的目的。根據水量大小可以將曝氣膜管並聯2層以上。通過調節壓力和廢水流速，可以得到不同的溶解氧濃度。這種方法和裝置氣體不會外洩，利用率高、不汙染環境，更主要的是曝氣效率高，同樣情況下，比直曝式的溶解氧濃度高。
文檔編號B01F13/06GK1970470SQ20051002215
公開日2007年5月30日 申請日期2005年11月21日 優先權日2005年11月21日
發明者農以寧 申請人:桂林電子工業學院