循環曝氣生物反應器的製作方法
2023-06-06 23:06:26 1
專利名稱：循環曝氣生物反應器的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種生物反應器，可以應用於水質淨化處理。
背景技術：
循環曝氣生物反應器是一種改進型的曝氣生物濾池，採用隔離筒(又稱曝氣筒或曝氣筒)將曝氣區和生物氧化區分開。曝氣筒內為曝氣區，筒外為生物氧化區。曝氣筒內設有曝氣裝置，廢水與空氣在此混合併充氧，混合流體向上流動，廢水與空氣在曝氣筒上緣分離，空氣從反應器上方出口排出，而已充氧的廢水落入生物氧化反應區；生物反應區內填充填料(作為微生物生長的載體)，廢水向下穿過填料層，與填料上生長的微生物充分接觸，並通過微生物的新陳代謝作用而降解。因此，循環曝氣生物反應器具有以下優點:①反應器內有大量的內循環液體，可以稀釋進水中汙染物的濃度，提高反應器的容積負荷和抗衝擊能力將曝氣區與生物氧化區分開，避免了直接曝氣方式對濾料的衝刷，能夠有效地防止微生物的流失，保護了生物相的完整性，可達到對汙染物進行高效處理的目的。顯然，循環曝氣生物反應器的流體力學性能、傳質性能對其廢水處理能力和效果有重大影響，然而，儘管目前循環曝氣生物反應器已應用於煉廠輕度廢水回用、煉廠汽提廢水處理、煉廠鹼水預處理、煉廠鹼渣廢水預處理的研究，但還沒有關於其流體力學性能和傳質性能的研究報導。循環曝氣生物反應器的結構與氣升式環流反應器的相似，目前對氣升式環流反應器的流體力學性能和傳質性能的研究報導較多，研究認為影響其性能的操作因素主要是氣體表觀氣速或氣體流量，而設備結構參數主要是曝氣筒長度和曝氣筒直徑等。氣升式環流反應器的流體力學性能通常用氣含率、環流液速等參數表示，而傳質性能主要包括液體混合性能(常用停留時間分布函數的無 因方差(σ e2)、或Peclet準數表達)和氣液間傳遞性能(常用體積傳質係數表達)。氣升式環流反應器的主反應區是曝氣筒內(即上升區)，曝氣筒的直徑一般比較大(曝氣筒直徑與反應器直徑之比一般為0.6^0.7)，而循環曝氣生物反應器的主反應區在曝氣筒外(即下降區)，為提高反應器設備利用率，曝氣筒的直徑相對較小；另外，氣升式環流反應器的曝氣筒淹沒在液體中，而循環曝氣生物反應器的曝氣筒高出主反應區液面。因此，循環曝氣生物反應器的流體力學特性和傳質特性與氣升式環流反應器應有明顯不同。從流體力學特性和傳質特性上如何提高其循環液體量需要研究人員作進一步試驗和探索。
實用新型內容本實用新型所要解決的技術問題是針對上述的技術現狀而提供一種循環液體較高的循環曝氣生物反應器。本實用新型解決上述技術問題所採用的技術方案為:一種循環曝氣生物反應器，包括殼體、設於殼體內的曝氣筒及設於曝氣筒內的曝氣裝置，前述殼體具有進水口和出水口，前述殼體的內壁與曝氣筒的外壁之間具有間隔而形成生物氧化區，該生物氧化區內填充有供微生物生長的填料，前述曝氣筒靠近底部具有與生物氧化區相通的回流孔，其特徵在於所述的曝氣筒橫截面與殼體橫截面之比為0.069" .16。作為優選，所述的曝氣筒橫截面與殼體橫截面之比為0.069^0.11。作為較佳，所述的曝氣筒橫截面與殼體橫截面之比為0.11。作為優選，所述的曝氣裝置包括伸入曝氣筒的曝氣管及設於曝氣管端部的曝氣頭。作為優選，所述的曝氣頭靠近回流孔上沿布置。進一步，所述的進水口開設於殼體下端並靠近底部，所述的出水口開設於殼體上端並靠近生物氧化區上端。與現有技術相比，本實用新型的優點在於:通過合理的曝氣筒橫截面與殼體的橫截面比值來提高循環液體量，從而提升反應器處理水質的水平，利於在高濃度廢水中的有效應用。
圖1為實施例結構示意圖。圖2為實施例的下降區無填料時氣體流量Vg對循環液量V1的影響曲線圖。圖3為實施例的下降區無填料時表觀氣速(Uj對環液流速(Uld)的影響曲線圖。圖4為實施例的下降區有填料時氣體流量Vg對循環液量V1的影響曲線圖。圖5為實施例的下降區無填料時表觀氣速(Uj對環液流速(Uld)的影響曲線圖。圖6為實施例在下降區有填料或無填料情況下氣體流量(Vg)對方差(σ e2)的影響曲線圖。`
具體實施方式
以下結合附圖實施例對本實用新型作進一步詳細描述。如圖1所示，循環曝氣生物反應器包括殼體1、設於殼體I內的曝氣筒2及設於曝氣筒2內的曝氣裝置，殼體I具有進水口和出水口，進水口和出水口分別連接有進水管11和出水管12，殼體I的內壁與曝氣筒2的外壁之間具有間隔而形成生物氧化區，該生物氧化區內填充有供微生物生長的填料3，曝氣筒2靠近底部具有與生物氧化區相通的回流孔21，曝氣筒2橫截面與殼體I橫截面之比為0.069" .16,以0.11為較佳。導電儀5如圖所不設置，支管13上可以添加示蹤劑。進一步，曝氣裝置包括伸入曝氣筒的曝氣管4及設於曝氣管4端部的曝氣頭5。曝氣頭5靠近回流孔21上沿布置。進水口開設於殼體I下端並靠近底部，出水口開設於殼體I上端並靠近生物氧化區上端。循環曝氣生物反應器的循環液體流量大小由流動推動力與流動阻力所確定。流動推動力來源於曝氣筒內外流體的密度差，如式(I)所示；流動阻力可用式(2)表達。ΔΡ=( ε ro- ε J ρ gh (I)
// 2APf=pKf
2 (2)式(I廠(2)中，Λ P和Λ Pf分別是循環液流的推動力和阻力，er。、ed。分別是曝氣筒內、外總含氣率，P為液體密度，h為曝氣筒高度，Kf為總流動阻力係數，Uld為曝氣筒夕卜(即下降區)液體表觀流速(簡稱環流液速)。由於循環曝氣生物反應器的曝氣筒上端有較大的氣液分離空間，因此下降區的含氣率可忽略，即ε『0，則式(I)和式(2)聯立可得:
權利要求1.一種循環曝氣生物反應器,包括殼體、設於殼體內的曝氣筒及設於曝氣筒內的曝氣裝置，前述殼體具有進水口和出水口，前述殼體的內壁與曝氣筒的外壁之間具有間隔而形成生物氧化區，該生物氧化區內填充有供微生物生長的填料，前述曝氣筒靠近底部具有與生物氧化區相通的回流孔，其特徵在於所述的曝氣筒橫截面與殼體橫截面之比為0.069^0.16。
2.根據權利要求1所述的循環曝氣生物反應器，其特徵在於所述的曝氣筒橫截面與殼體橫截面之比為0.069 0.11。
3.根據權利要求1所述的循環曝氣生物反應器，其特徵在於所述的曝氣筒橫截面與殼體橫截面之比為0.11。
4.根據權利要求1所述的循環曝氣生物反應器，其特徵在於所述的曝氣裝置包括伸入曝氣筒的曝氣管及設於曝氣管端部的曝氣頭。
5.根據權利要求4所述的循環曝氣生物反應器，其特徵在於所述的曝氣頭靠近回流孔上沿布置。
6.根據權利要求1所述的循環曝氣生物反應器，其特徵在於所述的進水口開設於殼體下端並靠近底 部，所述的出水口開設於殼體上端並靠近生物氧化區上端。
專利摘要一種循環曝氣生物反應器，包括殼體、設於殼體內的曝氣筒及設於曝氣筒內的曝氣裝置，前述殼體具有進水口和出水口，前述殼體的內壁與曝氣筒的外壁之間具有間隔而形成生物氧化區，該生物氧化區內填充有供微生物生長的填料，前述曝氣筒靠近底部具有與生物氧化區相通的回流孔，其特徵在於所述的曝氣筒橫截面與殼體橫截面之比為0.069~0.16。與現有技術相比，本實用新型的優點在於通過合理的曝氣筒橫截面與殼體的橫截面比值來提高循環液體量，從而提升反應器處理水質的水平，利於在高濃度廢水中的有效應用。
文檔編號C02F3/02GK202953865SQ20122063826
公開日2013年5月29日 申請日期2012年11月27日 優先權日2012年11月27日
發明者陳英, 陳東, 王路輝, 陳榮市, 陳新 申請人:浙江海洋學院