[發(fā)明專利]一種多爪旋流噴射篩網(wǎng)強化曝氣裝置及曝氣過程

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• 申請日: 2023-05-23
• 公開（公告）號: CN116477774A
• 公開（公告）日: 2023-07-25
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 駱培成;李春慧;陳曉陽;李輝
• 申請（專利權(quán)）人: 東南大學(xué)
• 主分類號: C02F7/00
• 分類號: C02F7/00
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務(wù)所(普通合伙) 32204
• 代理人: 王美麗

本發(fā)明公開了一種多爪旋流噴射篩網(wǎng)強化曝氣裝置及曝氣過程，包括氣體緩沖室，氣體緩沖室套設(shè)在液體緩沖室外側(cè)，氣體緩沖室與液體緩沖室之間呈環(huán)形陣列連接有多個曝氣爪，曝氣爪包括液體旋流段和氣液分散管，其中，液體旋流段的一端伸入液體緩沖室內(nèi)，另一端與氣液分散管連接，伸入液體緩沖室內(nèi)的液體旋流段的端部分布有若干旋流孔，氣液分散管內(nèi)沿其軸向設(shè)有多個篩網(wǎng)內(nèi)構(gòu)件。本發(fā)明通過在流動中引入旋流，使流體產(chǎn)生徑向流動，增強傳質(zhì)效率；通過篩網(wǎng)內(nèi)構(gòu)件將分散的大氣泡破碎成具有較大比表面積和較高相間傳質(zhì)系數(shù)的小氣泡或者微氣泡，從而改善混合器內(nèi)的流動狀態(tài)和流體之間的接觸效果、增強徑向范圍內(nèi)各相之間的傳質(zhì)，促進曝氣池中各相的混合。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種曝氣裝置及曝氣過程，尤其涉及一種多爪旋流噴射篩網(wǎng)強化曝氣裝置及曝氣過程。

背景技術(shù)

曝氣器作為污水處理的核心裝備，其性能的好壞直接決定了污水處理的效果和成本，因此設(shè)計新型高效的曝氣裝置具有較好的應(yīng)用前景。通常良好的曝氣設(shè)備需要具備以下特點：一是可以向曝氣池中通入足夠的氣體，并且通入的氣體可以轉(zhuǎn)換成直徑較小的氣泡，進而提高氣體與水的接觸面積和氧氣的利用率。二是使曝氣池中各相之間充分混合，增加接觸面積，提高污染物的去除率。通常曝氣設(shè)備可以分為鼓風(fēng)曝氣器、機械曝氣器和射流曝氣器。

鼓風(fēng)曝氣器是指通過鼓風(fēng)機或空氣壓縮機將氣體送到曝氣池底部的氣體分布器或空氣擴散管中，隨后空氣被分散成不同尺寸的小氣泡并在混合液中擴散，使混合液處于劇烈的湍動狀態(tài)，同時氣泡中的氧轉(zhuǎn)移到混合液中。鼓風(fēng)曝氣裝置的缺點是供氣管路比較復(fù)雜、噪音較大、氣體擴散管容易堵塞、使用壽命較短。機械曝氣器是利用機械的轉(zhuǎn)動使水體表面旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生水躍，把大量液體拋向空中，液體與空氣充分接觸使氧氣很快溶入到水中，在曝氣過程中，池底含氧量較少的水體不斷向上環(huán)流，從而不斷地充氧。這種設(shè)備簡單且集中，適合小規(guī)模的污水處理，但是存在能耗較高、動力效率低以及對水深要求高的缺點。

射流曝氣是介于鼓風(fēng)曝氣和機械曝氣之間的一種方法，具有上述兩種曝氣裝置的優(yōu)點，射流曝氣器是指通過射流將空氣或氣液混合體注入曝氣池中，通過水力剪切和氣泡擴散達到混合的目的，這類曝氣器主要由噴嘴、吸入室、混合管和擴散管組成，射流曝氣裝置將液體與空氣在曝氣器內(nèi)部混合后一起注入曝氣池中，良好的氣液混合效果使得曝氣器的充氧性能較好，并且可以在曝氣池內(nèi)起到很好的攪拌作用，根據(jù)供氣的方式可以分為壓力供氣和自吸供氣兩種。噴射式曝氣器是一種比較常見的射流曝氣裝置，可以將氣體破碎成大量小氣泡甚至微氣泡，從而提高氣液兩相的接觸面積，同時在氣液接觸部分呈現(xiàn)較強的湍流混合狀態(tài)，可以實現(xiàn)各相之間的快速混合、傳質(zhì)。這種噴射式曝氣器操作簡單、無運動部件、氣液混合效果好、傳質(zhì)性能優(yōu)異以及氧轉(zhuǎn)移效率高，近年來已被廣泛應(yīng)用在生活污水和各類工業(yè)廢水的處理過程中。

發(fā)明內(nèi)容

發(fā)明目的：本發(fā)明目的是提出一種多爪旋流噴射篩網(wǎng)強化曝氣裝置及曝氣過程，采用旋流設(shè)計和內(nèi)構(gòu)件設(shè)計對曝氣裝置進行強化，使該曝氣裝置具備高效自吸氣能力的同時，有效降低混合管內(nèi)的氣泡直徑，強化氣泡在液相中的高效分散。

技術(shù)方案：本發(fā)明包括氣體緩沖室、液體緩沖室和曝氣爪，所述氣體緩沖室套設(shè)在液體緩沖室外側(cè)，氣體緩沖室與液體緩沖室之間呈環(huán)形陣列連接有多個曝氣爪，所述曝氣爪包括液體旋流段和氣液分散管，其中，液體旋流段的一端伸入液體緩沖室內(nèi)，另一端與氣液分散管連接，伸入液體緩沖室內(nèi)的液體旋流段的端部分布有若干旋流孔，所述氣液分散管內(nèi)沿其軸向設(shè)有多個篩網(wǎng)內(nèi)構(gòu)件。

所述旋流孔的中心線與管壁處的法線之間有夾角，進而在流動中引入旋流，使流體產(chǎn)生徑向流動，強化流體之間的混合、提高流體內(nèi)部湍動能水平及耗散速率，增強傳質(zhì)效率。

所述液體旋流段的內(nèi)徑小于氣液分散管的內(nèi)徑，從而使氣體從液體旋流段與氣液分散管之間的空隙進入氣液分散管。

所述氣體緩沖室上表面環(huán)形陣列有多個進氣口。

所述液體緩沖室下部設(shè)有進水口。

所述曝氣爪沿徑向貫穿氣體緩沖室與液體緩沖室。