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深層曝氣技術(shù)工作原理分析

分類:行業(yè)熱點(diǎn) > 技術(shù)論壇    發(fā)布時間:2017年11月23日 16:26    作者: 來源:給排水在線 作者:王志剛    文章來源:北極星固廢網(wǎng)

一、工作原理

深層(井)曝氣技術(shù)原創(chuàng)于上世紀(jì)70年代的英國ICI公司,這項(xiàng)污水處理新工藝,是以地下深井或地面高塔作為曝氣池的高效活性污泥系統(tǒng)。做成地下深井時其直徑為1~6m,井深30~100m;做成地面高塔時其直徑5~30m,塔高10~30m。該活性污泥系統(tǒng)主要由升流管和降流管兩大部分構(gòu)成。原污水和回流污泥的混合液沿降流管和升流管循環(huán)流動,在降流管中注入空氣作為生物氧化的氧源,在升流管中亦注入空氣作為揚(yáng)升污水的動力源,同時也兼作生物氧化的補(bǔ)充氧源以及吹脫生化廢氣的曝氣源。其工作原理圖如圖1。


二、充氧能力

據(jù)氧向水中傳質(zhì)的公式:

深層曝氣的充氧能力遠(yuǎn)高于其它曝氣方法,主要原因是:

1、利用深層的靜水壓力,大大提高了傳氧的推動力(CS—C),使降流管內(nèi)的空氣泡下降所需要的能量,由升流管中釋放出的氣泡所產(chǎn)生的揚(yáng)升作用得到抵消,因此獲得高氣相分壓時所花費(fèi)的能量并不大,所以充氧動力效率高。

2、在降流管中以0.6~1.5m/s的高流速下,使KLa值成倍提高。

3、氣泡與液體的接觸時間或稱氣泡在液相中的作用時間可以長達(dá)3~5min,而普通曝氣(即淺層曝氣)都在15S以下,前者是后者的十至數(shù)十倍,從而極大地提高了氧的利用率。

根據(jù)需氧要求,深層曝氣的充氧能力,一般可達(dá)0.5~1.0kg/m3?h,而其動力效率仍高于其它曝氣方法。

三、深層曝氣工藝的運(yùn)轉(zhuǎn)方式

由于是在一個很深的液層內(nèi)曝氣充氧,它的運(yùn)轉(zhuǎn)方式和流體力學(xué)特性與傳統(tǒng)(淺層曝氣)方法有很大差異。

1、混合液的循環(huán)動力可以用壓縮空氣也可以用機(jī)械——泵。

當(dāng)采用壓縮空氣作動力時稱作氣提循環(huán)法,該法以壓縮空氣的浮力作用于液相繼而帶動混合液一起揚(yáng)升,空氣既是循環(huán)動力,又是生化反應(yīng)的氧源,故僅使用單組動力機(jī)械。

當(dāng)采用水泵作動力時稱作機(jī)械循環(huán)法,此時仍需另設(shè)壓縮空氣源向降流管內(nèi)注入空氣以作為氧源供生化反應(yīng)之用,要用到兩組動力機(jī)械。

因此,采用氣力提升較機(jī)械提升具有明顯的優(yōu)勢。

2、流體力學(xué)特性

深層曝氣是污水在深筒中上升和下降的循環(huán)回流的同時鼓入空氣。因此,運(yùn)轉(zhuǎn)中必須同時克服水阻和氣阻,提供運(yùn)轉(zhuǎn)中所需的總驅(qū)動力,這是深層曝氣所特有的流體力學(xué)問題。

3、在中基實(shí)業(yè)公司三坪污水處理工程中,由于循環(huán)水量很大,如用水泵提升則不僅會使管道閥門配置困難,而且動力消耗增加,維護(hù)作業(yè)量加大,系統(tǒng)配置和操作也會比較繁雜,這將導(dǎo)致投資和運(yùn)行成本上升。因此宜采用壓縮空氣提升,這樣只需一組動力電器和配氣管路,使系統(tǒng)變得比較簡潔,不僅使操作和維護(hù)作業(yè)量減少了許多,動力消耗十分經(jīng)濟(jì),也使投資和運(yùn)行成本得到較大幅度的下降。

四、深層曝氣的生物反應(yīng)動力學(xué)特性

1、采用深層曝氣法的好氧曝氣塔,是一種高分散生物反應(yīng)體系,氣液兩相在塔式容器中呈現(xiàn)高速相對運(yùn)動狀態(tài),有序流和無序流兩種流體運(yùn)動同時并存,氣液混合充分,從而也使固體——活性污泥不僅被高度分散,微生物體可以同時從氣相中直接呼吸攝氧和液相中攝取溶解氧,微生物體的內(nèi)外源呼吸速率以指數(shù)級得到加速,促進(jìn)微生物的增殖速率成幾何級上升,代謝旺盛,世代更新加快,世代鏈及微生態(tài)鏈延長,生物相豐富,生物活性增強(qiáng),食欲旺盛,對有機(jī)物的攝取倍率亦成幾何級增長,對有機(jī)物種類的食譜展寬,故而對污水中各種分子量的有機(jī)物具有高效降解和快速的去除效果。深層曝氣法的這種優(yōu)秀的生物反應(yīng)動力學(xué)特性,用于高濃度的污水和難降解的有機(jī)、有毒、色度深的高分子有機(jī)廢水的處理時,非常適宜。

2、深層曝氣法的活性污泥濃度高,其活性污泥濃度通??蛇_(dá)5~10gmlvss/l,是常規(guī)活性污泥法(淺層曝氣)0.15~0.3gmlvss/l的2至數(shù)倍,因此對有機(jī)物的去除速率可以達(dá)到常規(guī)活性污泥法之去除速率的1.5~3次冪或更高。

五、深層曝氣(含深井曝氣)法的工藝組合

深層(井)曝氣活性污泥法與常規(guī)(淺層)曝氣活性污泥法同為曝氣充氧好氧氧化,其組合工藝仍然需要后續(xù)沉淀(固液分離)和污泥回流過程。而由于深層(井)曝氣過程是在較之常規(guī)(淺層)曝氣要高出數(shù)倍乃至數(shù)十倍的水壓下充氧,混合液中溶有過飽和空氣以及生物氧化反應(yīng)過程生成的廢氣(N2、CO2等),因此需要在其頂部設(shè)置脫氣池,用來脫除混合液中所溶入的過飽和空氣和廢氣,以利于循環(huán)到降流管中重新注入新鮮空(氧)氣。如果后續(xù)沉淀池,則需在進(jìn)入沉淀池前先脫除微氣泡,以保證沉淀過程不受微氣泡上浮的干擾,而能使污泥正常沉降并從混合液中分離出去。

但微氣泡的上浮本來就能攜帶污泥一起上浮,這便是自發(fā)氣浮。因此我們正好可以利用深層曝氣過程的這種特性,在其后續(xù)氣浮分離器用來浮選掉污泥,可以將沉淀池省略,做到事半功倍。

在新疆某污水處理工程中,利用原來就建有符合處理規(guī)模的一組氣浮分離裝置,正好可以用來與深層曝氣法組成最佳工藝組合,又能充分發(fā)揮原有設(shè)施的處理功能,可謂一舉兩得發(fā)揮兩種設(shè)施的組合優(yōu)勢。


 來源:給排水在線  作者:王志剛

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