[發(fā)明專利]一種新的向水中充氧的裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310533093.X
• 申請日: 2013-11-04
• 公開（公告）號: CN104591374A
• 公開（公告）日: 2015-05-06
• 發(fā)明（設計）人: 侯雙成
• 申請（專利權）人: 侯雙成
• 主分類號: C02F3/12
• 分類號: C02F3/12;C02F3/02
• 代理公司: 無
• 代理人: 無

技術領域

本發(fā)明涉及一種向水中充氧的裝置，特別涉及污水處理過程中為微生物提供溶解氧。

背景技術

好氧生化處理工藝是污水處理的主要工藝過程，微生物種群利用水中的溶解氧降解污水中的有機污染物。工藝曝氣設備的氧利用率和污泥濃度的高低影響到污水處理廠占地、工程投資及運行費用。曝氣設備產生的氣泡大則相同曝氣量時相對氣液兩相接觸面積小，氣泡在液相停留的相對時間短，大部分氧隨氣泡逸出水面。近年來污水處理領域致力于設法減小氣泡的直徑，增加氣液接觸停留時間和面積，取得一定效果。微孔曝氣器相比于其它散流式及大、中氣泡的鼓風曝氣擴散設備具有溶解氧利用率高、服務面積大、節(jié)省鼓風機運行電耗的優(yōu)點。但隨著膜生物反應器等以高濃度絮狀活性污泥為主的好氧工藝的發(fā)展和以好氧顆粒污泥為主的污水處理新技術的開發(fā)，這些工藝技術中反應器中污泥濃度要遠遠高于普通活性污泥法，氧的需求量也就更大，如果還是從增加曝氣量的方法來解決，不僅要增加動力消耗和設備費用，還會產生大量泡沫，影響生化反應系統(tǒng)和固液分離系統(tǒng)的正常運轉。近年新開發(fā)的生化工藝膜——曝氣生物膜反應器MABR?采用一種新穎的供氧方式，氣相中的空氣或純氧在透氣性致密膜如硅橡膠膜或微孔膜如疏水性聚合膜的管腔內流動，而液相中的廢水在管外流動，在膜兩側氧分壓差的推動下，管腔內的氧透過膜面或膜壁上的微孔擴散進入管外的液體中，在保持氧分壓低于泡點壓力的情況下，可實現(xiàn)向生物反應器的無泡供氧。膜曝氣生物膜反應器MABR是以生物膜生長到膜組件上使氧直接以分子狀態(tài)擴散進入生物膜直接對生物膜供氧為目的，追求接近100%的氧利用率和高的生物膜活性。但是為解決反應器內由于流量不均衡和傳質能力較差的缺點需要增加動力消耗來提高反應器內的液體流速，實際上節(jié)能效果不明顯。

發(fā)明內容

為了提高水中充氧的氧利用率，節(jié)省曝氣電能消耗，適應單位體積高的氧負荷，本發(fā)明提供一種與目前曝氣設備運行原理不同的新發(fā)明——一種新的向水中充氧的裝置。

實現(xiàn)本發(fā)明的技術方案是：在鼓風充氧系統(tǒng)中，由微孔膜充氧組件與壓力調節(jié)裝置組成的充氧裝置，通過壓力調節(jié)裝置的壓力調節(jié)，使作用到具體微孔膜充氧組件的供氣壓力周期變化，微孔膜充氧組件的工作過程包括：氣泡產生及膨脹過程，在曝氣時的某個時段氣泡在微孔膜的表面產生并不斷膨脹，但膨脹的過程使絕大多數的氣泡不脫離微孔膜表面逸入水中；氣泡維持過程，用供氣的壓力維持氣泡的膨脹狀態(tài)，該狀態(tài)下氣泡的大小和形狀因為外界因素不斷改變而變化，供氣壓力調整過程中氣泡最大膨脹程度也使絕大多數的氣泡不脫離微孔膜表面逸入水中；氣沖洗過程，周期性地在氣泡維持過程中增加供氣壓力，氣泡快速膨脹使大部分在微孔膜表面的氣泡迅速脫離微孔膜表面進入水中。下面是微孔膜充氧組件工作的原理。氣體自微孔膜表面以氣泡形式進入液體時有以下特點：只有當氣體的壓力大于膜孔內的毛細管壓力和表面張力之和時，液體才能被壓出膜孔，也就是說具有起泡點壓力。膜的材質、膜的結構、孔徑大小、表面張力、溫度都是起泡點壓力的影響因素。其中膜的親水性/憎水性對起泡點壓力和生物粘附性都有影響；孔徑愈小則壓縮空氣通過而產生氣泡所需的壓力愈高。氣泡脫離微孔膜組件進入水體過程包括氣泡膨脹過程和脫離過程，在一定壓力范圍內氣泡可以一直不脫離膜表面。脫離前氣泡具有很大的比表面積。氣泡維持過程氣泡的大小和形狀因為以下因素不斷改變：由于供氣增壓設備固有頻率的運行導致供氣管道壓力的不斷變化；好氧池水位變化帶來的微孔膜表面的壓力變化；由于氣流、水流等在膜表面的流動導致的內外壓差的變化，這些引起了氣泡的膨脹或收縮。供氣的壓力調整過程應使氣泡最大膨脹程度時絕大多數的氣泡不脫離微孔膜表面逸入水中，這要求膜組件具有一定的起泡點壓力。而氣泡維持過程的氣泡收縮則可以使氣泡很小，甚至可以使氣泡縮小到微孔膜表面無明顯氣泡；氣沖洗過程排出低氧濃度的氣體的同時實現(xiàn)微孔膜的沖洗。氣沖洗過程之后通過壓力調節(jié)又進入氣泡維持過程。