公布日：2023.11.17
申請(qǐng)日：2023.08.24
分類號(hào)：C02F7/00(2006.01)I;C02F3/12(2023.01)I
摘要
本發(fā)明公開了一種階梯式廢水曝氣處理設(shè)備及其凈化工藝，涉及印染廢水生物處理領(lǐng)域，旨在解決當(dāng)前對(duì)印染廢水的曝氣處理耗能高的問(wèn)題，其技術(shù)方案要點(diǎn)是：一種階梯式廢水曝氣處理設(shè)備，包括若干半徑各異的腔體,若干腔體同軸且通過(guò)連通口依次連通設(shè)置，腔體內(nèi)底部設(shè)置有活性污泥，連通口距離腔體底部的距離隨著腔體的橫截面積增大而減小，連通口內(nèi)部設(shè)置有通氣組件，腔體內(nèi)壁的頂部固定連接有閉合擋板，閉合擋板距離腔體底部的距離小于連通口距離腔體底部的距離，橫截面積最小的腔體頂部開設(shè)有進(jìn)水口，進(jìn)水口頂側(cè)設(shè)置有氣源。本發(fā)明的一種階梯式廢水曝氣處理設(shè)備及其凈化工藝通過(guò)重力和水的可塑性制造深水富氧區(qū)和淺水供氧區(qū)，減少曝氣的電能消耗。
權(quán)利要求書
1.一種階梯式廢水曝氣處理設(shè)備，包括若干半徑各異的腔體(11),其特征在于：若干所述腔體(11)同軸且通過(guò)連通口(12)依次連通設(shè)置，所述腔體(11)內(nèi)底部設(shè)置有活性污泥(13)，所述連通口(12)距離腔體(11)底部的距離隨著腔體(11)的橫截面積增大而減小，所述連通口(12)內(nèi)部設(shè)置有通氣組件，所述腔體(11)內(nèi)壁的頂部固定連接有閉合擋板(14)，所述閉合擋板(14)距離腔體(11)底部的距離小于連通口(12)距離腔體(11)底部的距離，橫截面積最小的所述腔體(11)頂部開設(shè)有進(jìn)水口(15)，所述進(jìn)水口(15)頂側(cè)設(shè)置有與進(jìn)水口(15)連通的氣源(16)，當(dāng)廢水由進(jìn)水口(15)進(jìn)入腔體(11)時(shí)，氣源(16)向廢水供氣使廢水轉(zhuǎn)變?yōu)楦谎鯊U水，富氧廢水經(jīng)過(guò)活性污泥(13)轉(zhuǎn)化為缺氧廢水，當(dāng)廢水繼續(xù)通入腔體(11)，液面上漲至連通口(12)處，通氣組件向廢水供氣使缺氧廢水再次轉(zhuǎn)變?yōu)楦谎鯊U水。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種階梯式廢水曝氣處理設(shè)備，其特征在于：所述通氣組件包括與氣源(16)連通并從腔體(11)外壁頂面連通到接近連通口(12)側(cè)壁處的通氣管道(17)，所述通氣管道(17)遠(yuǎn)離腔體(11)頂面?zhèn)乳_設(shè)有若干通氣孔一(19)，所述通氣孔一(19)連通通氣管道(17)和連通口(12)，所述通氣孔一(19)的側(cè)壁向連通口(12)的方向延伸形成通氣頭(21)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種階梯式廢水曝氣處理設(shè)備，其特征在于：所述通氣頭(21)的側(cè)壁在遠(yuǎn)離通氣管道(17)處開設(shè)有若干通氣孔二(20)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種階梯式廢水曝氣處理設(shè)備，其特征在于：所述連通口(12)在連通方向的截面積隨腔體(11)的橫截面積變小而變小，所述通氣孔一(19)的間距隨連通口(12)在連通方向的截面積變小而變小。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種階梯式廢水曝氣處理設(shè)備，其特征在于：相鄰所述連通口(12)的高度之差隨著靠近進(jìn)水口(15)而減小。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種階梯式廢水曝氣處理設(shè)備，其特征在于：相鄰所述腔體(11)的半徑之差隨著靠近進(jìn)水口(15)而減小。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種階梯式廢水曝氣處理設(shè)備，其特征在于：所述進(jìn)水口(15)在腔體(11)外壁頂面的方向連通有進(jìn)水管道，所述氣源(16)套設(shè)于進(jìn)水管道外壁且與進(jìn)水管道內(nèi)相連通，所述氣源(16)在遠(yuǎn)離進(jìn)水管道的方向連通有截面積逐漸擴(kuò)大的氣源通道(18)，所述氣源通道(18)與通氣管道(17)相連通。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種階梯式廢水曝氣處理設(shè)備，其特征在于：所述閉合擋板(14)和腔體(11)相對(duì)的面上固定連接有交錯(cuò)的若干環(huán)板(24)，若干所述環(huán)板(24)間的空隙構(gòu)成彎曲水道(23)，所述活性污泥(13)設(shè)置于彎曲水道(23)中。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種階梯式廢水曝氣處理設(shè)備，其特征在于：所述環(huán)板(24)在垂直于腔體(11)底部的方向上開設(shè)有若干通孔(25)，所述通孔(25)內(nèi)壁固定連接有防水透氣膜(26)。
10.一種階梯式廢水曝氣處理設(shè)備的凈化工藝，具體步驟如下：步驟一：廢水從進(jìn)水口(15)進(jìn)入橫截面積最小的腔體(11)內(nèi)，控制廢水流量小于截面積最小的連通口(12)的容積之和，氣源(16)同時(shí)朝進(jìn)水口(15)方向通氣，此時(shí)廢水氧氣含量高，廢水?dāng)y帶氧氣與活性污泥(13)接觸；步驟二：廢水進(jìn)入彎曲水道(23)與活性污泥(13)充分接觸，同時(shí)將攜帶的氧氣提供給活性污泥(13)，活性污泥(13)消耗氧氣并凈化廢水，此時(shí)廢水氧氣含量降低；步驟三：隨著廢水繼續(xù)從進(jìn)水口(15)注入，廢水通過(guò)彎曲水道(23)段離開活性污泥(13)，此時(shí)廢水氧氣含量低，液面上升至連通口(12)處；步驟四:連通口(12)處廢水液面淺，通氣組件向液面和廢水內(nèi)部通氣使氧氣與廢水充分接觸，廢水內(nèi)氧氣含量回到高水平；步驟五：廢水進(jìn)入下一個(gè)腔體(11)，隨后重復(fù)步驟二到五直到廢水處理完畢。
發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種階梯式廢水曝氣處理設(shè)備及其凈化工藝。
本發(fā)明的上述技術(shù)目的是通過(guò)以下技術(shù)方案得以實(shí)現(xiàn)的：一種階梯式廢水曝氣處理設(shè)備，包括若干半徑各異的腔體,若干所述腔體同軸且通過(guò)連通口依次連通設(shè)置，所述腔體內(nèi)底部設(shè)置有活性污泥，所述連通口距離腔體底部的距離隨著腔體的橫截面積增大而減小，所述連通口內(nèi)部設(shè)置有通氣組件，所述腔體內(nèi)壁的頂部固定連接有閉合擋板，所述閉合擋板距離腔體底部的距離小于連通口距離腔體底部的距離，橫截面積最小的所述腔體頂部開設(shè)有進(jìn)水口，所述進(jìn)水口頂側(cè)設(shè)置有與進(jìn)水口連通的氣源，當(dāng)廢水由進(jìn)水口進(jìn)入腔體時(shí)，氣源向廢水供氣使廢水轉(zhuǎn)變?yōu)楦谎鯊U水，富氧廢水經(jīng)過(guò)活性污泥轉(zhuǎn)化為缺氧廢水，當(dāng)廢水繼續(xù)通入腔體，液面上漲至連通口處，通氣組件向廢水供氣使缺氧廢水再次轉(zhuǎn)變?yōu)楦谎鯊U水。
通過(guò)采用上述技術(shù)方案，根據(jù)液面高度將各個(gè)相連通的腔體內(nèi)部分為活性污泥所處的深水富氧區(qū)和連通口處的淺水供氧區(qū)，將供氧和耗氧區(qū)域分開，利用連通口處的淺液面向廢水內(nèi)部通氣，以此使通氣設(shè)備所需的電能消耗降低，同時(shí)利用腔體和閉合擋板組成的通路限制廢水的流動(dòng)，使廢水多次與活性污泥充分接觸從而提升活性污泥的工作效果，以此做到在保證曝氣效果的同時(shí)，大幅減少電能消耗，起到節(jié)約能源的效果。
本發(fā)明進(jìn)一步設(shè)置為：所述通氣組件包括與氣源連通并從腔體外壁頂面連通到接近連通口側(cè)壁處的通氣管道，所述通氣管道遠(yuǎn)離腔體頂面?zhèn)乳_設(shè)有若干通氣孔一，所述通氣孔一連通通氣管道和連通口，所述通氣孔一的側(cè)壁向連通口的方向延伸形成通氣頭。
通過(guò)采用上述技術(shù)方案，通氣頭進(jìn)入連通口，減少氣體流出通氣組件后與液面的距離，同時(shí)根據(jù)廢水流量的不同，使通氣組件被水浸沒程度不同，起到根據(jù)流量控制進(jìn)入廢水中的氧氣量的效果。
本發(fā)明進(jìn)一步設(shè)置為：所述通氣頭的側(cè)壁在遠(yuǎn)離通氣管道處開設(shè)有若干通氣孔二。
通過(guò)采用上述技術(shù)方案，通氣孔二垂直于廢液的流動(dòng)方向設(shè)置，增加通氣組件向廢水內(nèi)的排氣量。
本發(fā)明進(jìn)一步設(shè)置為：所述連通口在連通方向的截面積隨腔體的橫截面積變小而變小，所述通氣孔一的間距隨連通口在連通方向的截面積變小而變小。
通過(guò)采用上述技術(shù)方案，使廢水在連通口處的液面高度變化，同時(shí)氣孔一的間距變化使廢水流動(dòng)攜帶走的氧氣量隨著靠近進(jìn)水口而增多，滿足曝氣法所需氧氣量的由多到少的變化。
本發(fā)明進(jìn)一步設(shè)置為：相鄰所述連通口的高度之差隨著靠近進(jìn)水口而減小。
通過(guò)采用上述技術(shù)方案，使廢水在各個(gè)腔體之間的流動(dòng)路徑長(zhǎng)度產(chǎn)生變化，以滿足活性污泥法對(duì)應(yīng)的氧氣消耗量變化。
本發(fā)明進(jìn)一步設(shè)置為：相鄰所述腔體的半徑之差隨著靠近進(jìn)水口而減小。
通過(guò)采用上述技術(shù)方案，進(jìn)一步使廢水在各個(gè)腔體之間的流動(dòng)路徑長(zhǎng)度產(chǎn)生變化，同時(shí)使充滿活性污泥的彎曲水道的長(zhǎng)度隨腔體半徑的變化而變化，半徑越小的腔體內(nèi)彎曲水道和廢水路徑越短，以此控制各個(gè)腔體內(nèi)活性污泥的氧氣消耗量。
本發(fā)明進(jìn)一步設(shè)置為：所述進(jìn)水口在腔體外壁頂面的方向連通有進(jìn)水管道，所述氣源套設(shè)于進(jìn)水管道外壁且與進(jìn)水管道內(nèi)相連通，所述氣源在遠(yuǎn)離進(jìn)水管道的方向連通有截面積逐漸擴(kuò)大的氣源通道，所述氣源通道與通氣管道相連通。
通過(guò)采用上述技術(shù)方案，使氣源對(duì)各通道和進(jìn)水口提供的通氣量適量，進(jìn)水口處通氣量最多，隨著氣源管道的延伸，越靠近進(jìn)水口的連通口處的通氣量越多。
本發(fā)明進(jìn)一步設(shè)置為：所述閉合擋板和腔體相對(duì)的面上固定連接有交錯(cuò)的若干環(huán)板，若干所述環(huán)板間的空隙構(gòu)成彎曲水道，所述活性污泥設(shè)置于彎曲水道中。
通過(guò)采用上述技術(shù)方案，環(huán)板增加廢水水體與活性污泥的接觸充分性，彎曲水道確保廢水只往一個(gè)方向移動(dòng)，同時(shí)限制活性污泥在腔體內(nèi)的運(yùn)動(dòng)。
本發(fā)明進(jìn)一步設(shè)置為：所述環(huán)板在垂直于腔體底部的方向上開設(shè)有若干通孔，所述通孔內(nèi)壁固定連接有防水透氣膜。
通過(guò)采用上述技術(shù)方案，防水透氣膜能透過(guò)氣體，活性污泥與氧氣反應(yīng)產(chǎn)生的氣體通過(guò)防水透氣膜流動(dòng)到液面上方被排出。
本發(fā)明還提供一種階梯式廢水曝氣處理設(shè)備的凈化工藝，具體步驟如下：
步驟一：廢水從進(jìn)水口進(jìn)入橫截面積最小的腔體內(nèi)，控制廢水流量小于截面積最小的連通口的容積之和，氣源同時(shí)朝進(jìn)水口方向通氣，此時(shí)廢水氧氣含量高，廢水?dāng)y帶氧氣與活性污泥接觸；
步驟二：廢水進(jìn)入彎曲水道與活性污泥充分接觸，同時(shí)將攜帶的氧氣提供給活性污泥，活性污泥消耗氧氣并凈化廢水，此時(shí)廢水氧氣含量降低；
步驟三：隨著廢水繼續(xù)從進(jìn)水口注入，廢水通過(guò)彎曲水道段離開活性污泥，此時(shí)廢水氧氣含量低，液面上升至連通口處；
步驟四:連通口處廢水液面淺，通氣組件向液面和廢水內(nèi)部通氣使氧氣與廢水充分接觸，廢水內(nèi)氧氣含量回到高水平；
步驟五：廢水進(jìn)入下一個(gè)腔體，隨后重復(fù)步驟二到五直到廢水處理完畢。
通過(guò)采用上述技術(shù)方案，取代原有凈水工藝供氣與耗氣同時(shí)作用的結(jié)構(gòu)，將供氣與耗氣端分離為淺水供氧區(qū)和深水富氧區(qū)，使廢液在淺水供氧區(qū)和深水富氧區(qū)內(nèi)循環(huán)流動(dòng)，同時(shí)使廢液在淺水供氧區(qū)內(nèi)和深水富氧區(qū)的循環(huán)流動(dòng)中逐漸遠(yuǎn)離進(jìn)水口，整個(gè)過(guò)程完全自動(dòng)化且所需電能大幅降低，無(wú)需人工手動(dòng)改變后續(xù)廢液流量、氣體通量，各個(gè)腔體形狀相同僅半徑不同，因此循環(huán)次數(shù)可以隨需要通過(guò)控制腔體的數(shù)量進(jìn)行增減，適用于污染程度不同的廢水。
綜上所述，本發(fā)明具有以下有益效果：腔體和閉合擋板控制廢液只能單向流動(dòng)，通過(guò)單向流動(dòng)確保廢水和活性污泥之間的充分接觸，通過(guò)環(huán)板增加和活性污泥接觸區(qū)域的長(zhǎng)度以增強(qiáng)接觸的充分性，通過(guò)在單向流通的廢液的流通路徑上通過(guò)重力和水的可塑性劃分深水富氧區(qū)和淺水供氧區(qū)，取代傳統(tǒng)的深水中供氣方式，在淺水區(qū)完成供氣，保證曝氣效果的同時(shí)大幅降低供氣所需的能耗，節(jié)約了電能，降低了能源成本，同時(shí)全過(guò)程自動(dòng)化，無(wú)需額外人力監(jiān)管控制，降低人力成本，可以根據(jù)需要隨意增減腔體數(shù)量，降低后續(xù)改造維護(hù)成本。
（發(fā)明人：張志峰;常敬國(guó);張昊;楊宗魁）
