具有旋流曝气的曝气池和用于曝气池的空气扩散器系统的制作方法

1.本实用新型涉及一种具有旋流曝气的曝气池和用于曝气池的空气扩散器系统。


背景技术：

2.硫化物是工业废水的常见污染物，达到一定浓度的工业废水不适宜直接进入生化处理系统，需要经过脱硫降低硫化物含量再进入后续生化处理系统。同时为使生化进水负荷和浓度相对稳定，需要在进生化处理系统前进行调节和均质。通常脱硫和调节均质均采用压缩空气在一个单元内完成。常用的方式一般为：在废水池底部均匀铺满空气扩散器，用鼓风机将压缩空气送入池底空气扩散器，通过在全池底均匀曝气，使氧气部分转移到水中，在催化剂的作用下，通过氧化还原反应，将硫化物氧化成亚硫酸盐，同时达到脱硫和搅拌效果。
3.常用的曝气脱硫方式，考虑到在曝气氧化脱硫的同时，对废水进行搅拌以防止沉淀，以避免在池底沉积污泥，造成管道堵塞并降低有效池容，因此通常在水池底部均匀满铺空气扩散器。对于硫化物浓度较高的废水采用较高的曝气强度进行充氧脱硫(一般6
‑
8nm3/m3污水)，而且这种搅拌及方式仅依靠气体喷射造成的垂直扰动，单位面积需要的搅拌风量大，一般为4
‑
6nm3/m2/h，这种方法存在如下明显的缺点：
4.1、为使废水搅拌充分，曝气量高，导致风机选型较大，曝气管道规格较大，成本高；
5.2、由于采用池底均匀满铺空气扩散器，因此空气扩散器数量多，成本较高；
6.3、对于低溶解氧需要的废水，空气主要用于搅拌作用，实际上氧气的利用率较低。
7.4、过量曝气的同时，会将部分溶解性生物需氧量(bod)吹脱，导致碳源下降，对于后续有反硝化脱氮需求的生化处理系统，容易造成碳源不足的情况。
8.因此，传统方法用于对炼油废水进行脱硫的搅拌及曝气时能耗较高，造成一次性投资及运行费用均较高。


技术实现要素：

9.本实用新型提供了一种具有旋流曝气的曝气池，包括曝气区域和非曝气区域，所述曝气区域的池底设置有空气扩散器，以在曝气区域和非曝气区域之间形成旋流。
10.优选地，所述曝气区域沿池底的长度基于非曝气区域沿池底的长度和空气扩散器与液面之间的液位高度而确定。
11.优选地，当非曝气区域沿池底的长度小于液位高度时，曝气区域沿池底的长度不小于非曝气区域沿池底的长度。
12.优选地，当非曝气区域沿池度的长度大于液位高度时，曝气区域沿池底的长度不小于液位高度。
13.优选地，所述曝气区域位于曝气池的中间，两个非曝气区域位于曝气区域两侧，从而在曝气区域两侧形成沿不同方向的两个旋流。
14.优选地，所述非曝气区域和所述曝气区域并排设置，从而仅形成一个旋流。
15.优选地，形成的旋流的圆周截面垂直于曝气池内污水的流动方向。
16.本实用新型的另一方面涉及一种用于曝气池的空气扩散器系统，其仅布置在曝气池的曝气区域，使得在曝气区域和非曝气区域之间形成旋流。
17.优选地，所述空气扩散器系统设置在所述曝气区域内的长度基于非曝气区域沿池底的长度和空气扩散器系统与液面之间的液位高度而确定。
18.优选地，当非曝气区域沿池底的长度小于液位高度时，空气扩散器系统设置在所述曝气区域内的长度不小于非曝气区域沿池底的长度。
19.优选地，当非曝气区域沿池度的长度大于液位高度时，空气扩散器系统设置在所述曝气区域内的长度不小于液位高度。
20.优选地，所述空气扩散器系统设置在曝气池的中间，使得两个非曝气区域位于其两侧，从而在曝气区域两侧形成沿不同方向的两个旋流。
21.优选地，所述空气扩散器系统布置成使得所述非曝气区域和所述曝气区域并排设置，从而仅形成一个旋流。
22.优选地，形成的旋流的圆周截面垂直于曝气池内污水的流动方向。
附图说明
23.在下面结合附图详细描述的本实用新型的优选实施方式中，本实用新型的优点和目的可以得到更好地理解。为了在附图中更好地显示各部件的关系，附图并非按比例绘制。附图中:
24.图1和图2示出根据本实用新型的具有旋流曝气的曝气池的示意图；
25.图3和图4分别示出空气扩散器在曝气池中的两种布置方式。
具体实施方式
26.将参照附图详细描述根据本实用新型的各个实施例。这里，需要注意的是，在附图中，将相同的附图标记赋予基本上具有相同或类似结构和功能的组成部分，并且将省略关于它们的重复描述。术语“依次包括a、b、c等”仅指示所包括的部件a、b、c等的排列顺序，并不排除在a和b之间和/或b和c之间包括其它部件的可能性。
27.本说明书的附图为示意图，辅助说明本实用新型的构思，示意性地表示各部分的形状及其相互关系。
28.图1和图2示出根据本实用新型的用于脱硫的曝气池1。该曝气池1包括曝气区域12和非曝气区域11，所述曝气区域12的池底设置有空气扩散器13，以在曝气区域12和非曝气区域11之间形成旋流。图2示出形成旋流的原理。在曝气区域12的气水混合液中，由于气泡的存在，气水混合液密度低于非曝气区域11的水的密度，这导致了对流的发生。另外，在曝气区域中，由于气提作用，曝气区域的液位会略高于非曝气区域的液位，该液位差同样导致了液体的流动。
29.由于巧妙地利用了曝气区域水体受气泡上升影响造成该区域上升流速＞0，而非曝气区域由于与曝气区域形成的自然对流而使该区域水体下降流速＞0，因而形成旋流，对非曝气区域达到了搅拌的效果。
30.图1中示出曝气区域12沿池底的长度l
sf
、非曝气区域11沿池底的长度l及空气扩散
器与液面之间的液位高度h。曝气区域沿池底的长度l
sf
基于非曝气区域沿池底的长度l和空气扩散器与液面之间的液位高度h而确定。具体地，当非曝气区域沿池底的长度小于液位高度时，曝气区域沿池底的长度不小于非曝气区域沿池底的长度；当非曝气区域沿池度的长度大于液位高度时，曝气区域沿池底的长度不小于液位高度。
31.图3和图4分别示出空气扩散器在曝气池中的两种布置方式。在图3中，空气扩散器布置在曝气池中间，从而使得曝气区域形成在曝气池中间，两个非曝气区域形成在曝气区域两侧，如此，在曝气区域两侧形成沿相反方向的两个旋流。在图4中，空气扩散器布置在曝气池的一侧，使得曝气区域和非曝气区域并排设置，从而仅形成一个旋流。
32.此外，有利地，形成的旋流的圆周截面垂直于曝气池内污水的流动方向，而不平行于污水的流动方向，如此能够避免降低或破坏旋流。
33.具有旋流曝气的该曝气池可应用于包含但不限于以下场合：
34.1、低负荷含硫废水脱硫处理，同时需要搅拌和脱硫；
35.2、低负荷生化曝气池，尤其在曝气池末端对氧转移效率要求不高，但对混合搅拌防止沉淀有要求的场合；
36.3、需要高强度搅拌，但对氧转移效率要求不高的生化池，如mbbr等工艺。
37.4、使用空气搅拌废水的场合，例如生化池脱气区。
38.下面以炼化废水为例来说明本技术的优点。炼化含油废水设计流量430m3/h，硫化物含量20mg/l，含油污水缓冲罐分为2个直径21m的储罐，单个缓冲罐设计流量215m3/h。下面按常规方式和旋流曝气方式进行缓冲罐的同时搅拌和脱硫所需气量的比较：
39.a：常规曝气方式(缓冲罐底部铺满空气扩散器)
40.按脱硫计算所需气量：q＝6nm3/m3ww
×
215m3/h＝1290nm3/h；
41.按搅拌计算所需气量：q＝4nm3/(m2*h)
×
3.14x(21/2)^2＝1385nm3/h；
42.所需气量取值1385nm3/h。
43.b：旋流曝气方式(缓冲罐底部部分铺设空气扩散器)
44.按脱硫计算所需气量：q＝3.5nm3/m3ww
×
215m3/h＝753nm3/h；
45.按搅拌计算所需气量：q＝4nm3/(m2*h)
×
0.66
×
3.14
×
(21/2)^2＝914nm3/h；
46.所需气量取值914nm3/h。
47.根据计算发现，脱硫所需气量不是气量限制因素，搅拌所需气量为限制气量。旋流曝气方式可大幅节省搅拌所需气量，因此这种旋流曝气方式在搅拌气量为限制条件的情况下优势尤为明显。
48.通过本技术的具有旋流曝气的曝气池，具有如下益处：曝气量最多可节省常规曝气量的一半；空气扩散器、布气管、风机规模和数量相应减少；长期运行电耗节省；可以节省下游生化处理系统的外加碳源。
49.以上说明仅仅是对本实用新型的解释，使得本领域普通技术人员能完整地实施本方案，但并不是对本实用新型的限制。上述披露的各技术特征并不限于已披露的与其它特征的组合，本领域技术人员还可根据实用新型目的进行各技术特征之间的其它组合，以实现本实用新型之目的为准。