螺旋曝氣方法以及螺旋曝氣池的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及應用曝氣工藝技術領域，具體涉及到螺旋曝氣方法及螺旋曝氣池。
【背景技術】
[0002] 隨著我國工業的不斷發展，全國的污水排放量也逐年增加，其中大部分污水未經 處理直接排入江河湖中，導致水域水質污染問題日益突出。為了環境的可持續發展，對污水 進行凈化處理越來越受到國家的重視。2011年國家"863"計劃在資源環境技術領域中提出 了"污水中碳源及氮磷硫組分資源化技術"的研究計劃，在國家"973"計劃中也將"區域環境 質量演變和污染控制"列入了重點研究方向。
[0003] 在污水處理中，世界發達國家普遍采用活性污泥法來控制水體的污染。活性污泥 法是當前世界各國中應用最廣的一種二級生物處理方法，具有處理能力高、出水水質好等 優點。活性污泥法的原理是通過好氧微生物吸附和氧化污水中的有機物從而達到凈化污水 的目的。因此，如何使曝氣池中的好氧微生物能夠與充足的氧氣接觸反應是污水處理的關 鍵技術。
[0004] 曝氣池作為活性污泥反應器，是活性污泥系統的核心設備，活性污泥系統對污水 的凈化效果，在很大程度上取決于曝氣池功能的發揮。曝氣池的種類繁多，按曝氣方法分可 以分為鼓風曝氣池、機械曝氣池、機械鼓風混合曝氣池和射流曝氣池。
[0005] 鼓風曝氣池多為長方廊道形，其主要特點是可以產生氣泡、單個氣泡氣液接觸面 積大，但其結構復雜，占地面積大、氣壓損失較大、氣泡分布不均勻、易堵塞、設計和維護成 本過高。機械曝氣池多為圓柱形或方形，其主要特點是結構簡單、不易堵塞、維護簡單，但其 無法產生大量氣泡，氣泡分布不均勻，降低了反應效率。
[0006] 傳統的曝氣池多采用鼓風曝氣系統和機械曝氣系統。鼓風曝氣系統其空氣擴散裝 置一般為多孔材料并安裝在廊道底部一側，隨著時間的積累，污水中的顆粒污染物容易沉 淀在曝氣池底部，堵塞空氣擴散裝置。另外，傳統的推流式曝氣池呈長方廊道形，根據污水 處理量，一般都要采用2-5個廊道，來保證污水停留時間，占地面積相對較大，整體設計和維 護成本過高。機械曝氣系統一般采用機械旋轉產生氣泡，其微氣泡量較低，整體反應效率不 高。而射流曝氣池利用射流剪切氣體產生氣泡，其解決了傳統曝氣池的缺點，具有結構簡 單、占地面積小、不易堵塞、投資少等優點。而且一旦曝氣池開始工作，通過射流曝氣設備射 入的高速液體將帶動沉淀在曝氣池底部的顆粒污染物一起運動，不會出現堵塞的情況。 [0007]傳統曝氣池具有曝氣效果差、占地面積大、運營成本高等缺點，因此本發明通過對 曝氣池內氣液兩相流場特性和氣相分布規律以及氧傳遞特性的分析研究，提出了一種全新 的曝氣池形式和曝氣方法。

【發明內容】

[0008]本發明的目的在于克服傳統曝氣池反應效率低、氣含率低、混合均勻性差、氧利用 率低、占地面積大等不足，提供一種改善污泥處理系統的反應效率、提高氧利用率和曝氣效 果、減小占地面積螺旋曝氣方法和利用該方法的螺旋曝氣池。
[0009]本發明提供的螺旋曝氣方法，該方法包括以下步驟：
[0010] 1)將經過預處理的污水利用水栗提供動力，根據工程需求通過流量調節器調節合 適的壓力和流量，進入射流曝氣裝置中，并在射流曝氣裝置內形成高壓高速的流體；
[0011] 2)在射流曝氣裝置內由于高速液體的流動卷吸作用，形成局部低壓區，從而將空 氣卷吸進來，通過流體的剪切和拉伸作用以及氣泡相互碰撞作用，形成氣液混合液；
[0012] 3)氣液混合液通過射流曝氣裝置的出口，以射流曝氣裝置出口的流量Qo、射流曝 氣裝置出口的面積Ao、射流出口速度uo的參數配置沿一定圓周方向射入曝氣池，并卷起曝氣 池內部的活性污泥，從而在螺旋曝氣池內形成活性污泥、空氣、污水的曝氣混合液；
[0013] 4)曝氣混合液在曝氣池中旋轉、上升，最后從曝氣池上端的出水槽溢出。
[0014] 具體的說，在所述步驟3)中，射流曝氣裝置出口流量Qo與曝氣池的設計流量Qd相 關，Qo = Qd/n，其中η為沿圓周方向分布的射流曝氣裝置個數;曝氣池的設計流量與處理的原 污水的日平均流量及最大時流量相關，要求使得污水在曝氣池中有足夠的曝氣和反應時間 (比如工程中當曝氣池的設計水力停留時間在6h以上時，以日平均流量作為曝氣池的設計 流量；當水力停留時間小于6h時，采用原污水的最大流量作為曝氣池的設計流量）；射流曝 氣裝置出口的面積Ao和射流出口速度uo通過數值計算的方法確定，以保證曝氣池上端的平 均流速滿足設計需求(如工程上一般要求不小于〇.2m/s)。
[0015] 螺旋曝氣池，包括曝氣池池體、射流曝氣裝置、流量調節器、水栗、出水槽，流量調 節器通過水管穿過曝氣池池體與射流曝氣裝置相連，流量調節器與水栗之間也是通過水管 相連;所述出水槽設置在曝氣池池體頂部，污水從曝氣池池體頂部流出;所述射流曝氣裝置 有若干個，以曝氣池的中心點為圓心沿一定圓周方向排列在曝氣池底部，每個射流曝氣裝 置到中心的距離可以相等或不等，每個曝氣裝置與池體中心成一定的夾角（各夾角可相等 或不等），每個射流曝氣裝置的射流入射方向與水平面成角度向上，曝氣時射流曝氣裝置射 入池中的氣體使污水螺旋上升。
[0016] 進一步的，所述曝氣池池體為對稱形狀的柱狀體。
[0017] 作為一種優選，所述曝氣池池體為圓柱體。
[0018] 作為一種優選，所述射流曝氣裝置有η個(一般取3~4個為宜），且每個射流曝氣裝 置與池體中心點的夾角相等。
[0019] 作為一種優選，所述射流曝氣裝置的射流入射方向沿水平面方向。
[0020] 本發明采用以上技術方案與現有技術相比，具有以下技術效果：
[0021] 本發明的螺旋曝氣方法及螺旋曝氣池，通過射流曝氣裝置的圓周方向分布，不需 要廊道就能使污水在曝氣池內呈劇烈的螺旋上升狀態，在相同入口流量情況下增加了污水 在曝氣池內的運動行程，增大了氣液兩相的總體接觸面積，提高了溶氧速率和反應效率;另 一方面螺旋曝氣方法增強了氣液兩相的湍流強度，流場更加均勻，有利于氣液兩相的充分 混合，增加曝氣池有效曝氣體積，增大曝氣池中氧的轉移系數，提高污水反應效率；同時本 曝氣池中的活性污泥不會淤積在隔板或底部，而是隨著污水不斷運動，與污水充分混合，與 水中的溶解氧充分接觸，增強了活性污泥的活性，提高活性污泥法的處理效率。因此采用本 發明螺旋曝氣方法的曝氣池可以改善整個曝氣池中活性污泥處理系統的反應效率、減小占 地面積、降低能耗和運行費用。
【附圖說明】
[0022] 以下將結合附圖對本發明作進一步說明：
[0023] 圖1為發明的螺旋曝氣方法及螺旋曝氣池的結構俯視示意圖；
[0024] 圖2為發明的螺旋曝氣方法及螺旋曝氣池的結構主視示意圖；
[0025] 圖3為發明的螺旋曝氣方法及螺旋曝氣池的內部流場流線示意圖；
[0026] 圖4為普通曝氣池底部垂直曝氣的曝氣區示意圖；
[0027] 圖5為普通曝氣池底部水平曝氣的曝氣區示意圖；
[0028] 圖6為發明的螺旋曝氣方法及螺旋曝氣池的曝氣區示意圖；
[0029] 圖7為發明的螺旋曝氣方法及螺旋曝氣池的曝氣區俯視示意圖；
[0030] 圖8為發明的螺旋曝