專利名稱：用于氣體和污泥混合效率溶解度的方法和裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及廢水處理方法和裝置，尤其涉及可通過向廢水有效提供氧氣和攪拌廢水而改進廢水處理效率的廢水處理方法和裝置。
然而，由于這樣生物處理方法的處理速率依賴于微生物對有機物質的自然分解速率，處理速率太低。另外，處理速率進一步依賴于如何有效提供游離氧或結合氧，和為碳源的有機物質，如何有效實現(xiàn)用于混合微生物和有機物質或營養(yǎng)物質的攪拌。
這樣的生物處理方法分類為需氧處理方法和厭氧處理方法。前者用于輕微污染的廢水，和后者用于高度污染的廢水。
后者用于高度污染廢水的原因在于高度污染的廢水不能保持足夠的溶解氧。
此外，可以使用曝氣方法，壓力溶解氧方法等來處理廢水。然而，這些方法是昂貴和耗時的。
為滿足以上需要，本發(fā)明提供一種廢水處理裝置，包括用于貯存廢水的曝氣罐；位于曝氣罐中的反應罐，反應罐將廢水在其中循環(huán)并向廢水提供氧氣，以純化(purify)廢水；用于向反應罐引入空氣的空氣吸入管；用于將通過空氣吸入管引入的空氣分散入廢水以產(chǎn)生氣泡的分散元件；和位于反應罐中用于使通過分散元件分散的氣泡彼此碰撞，延長氣泡的停留時間以增加溶解氧，和將氣泡在預定方向上指引以引導廢水攪拌的葉片組件。
第一葉片組件包括多個扇形和彼此在預定寬度重疊的葉片，每個扇形葉片含有以預定傾斜角度固定在反應罐內(nèi)圓周上的圓周端和位于反應罐中心部分上的內(nèi)點，葉片的內(nèi)點整體連接，因此在相鄰葉片之間確定氣泡通過通道。
氣泡通過的通道包括通過其從反應罐下部引入氣泡的入口和通過其向反應罐上部排出氣泡的出口。組裝葉片使得底部中心部分含有具有預定面積的圓形部分，固定軸固定在該圓形部分上，頂部中心部分含有點，因此，入口面積小于出口面積。因此，由于面積差異的作用當氣泡通過葉片組件時，氣泡旋轉。
分散元件包括從葉片組件向下延伸的固定軸和在固定軸下端上整體形成的圓板。
在空氣吸入管排出端上安裝網(wǎng)子以向反應罐均勻提供空氣。
廢水處理裝置可進一步包括用于攪拌廢水的攪拌機構。
作為實施方案，攪拌機構包括用于連通曝氣罐外部和反應罐內(nèi)部的流體供應管，以從曝氣罐外部提供和傾注流體到反應罐內(nèi)部。
作為另一個實施方案，攪拌機構包括整體連接到位于曝氣罐外部的電機組件上的攪拌葉片。
圖2是

圖1所示廢水處理裝置的橫截面圖。
圖3是說明圖1所示第一葉片組件頂部的放大透視圖。
圖4是說明圖1所示第一葉片組件底部的放大透視圖。
圖5是沿圖2的線A-A取的橫截面圖。
圖6是圖1所示第一葉片組件變化圖形的平面圖。
圖7是根據(jù)本發(fā)明第二優(yōu)選實施方案的廢水處理裝置的透視圖。
圖1是根據(jù)本發(fā)明第一優(yōu)選實施方案的廢水處理裝置的透視圖；圖2是圖1所示廢水處理裝置的橫截面圖。
如圖所示，本發(fā)明的廢水處理裝置包括用于貯存廢水9的圓筒形曝氣罐1，位于圓筒形曝氣罐1中用于純化廢水1的反應罐2，用于從曝氣罐1外部向反應罐2引入空氣的空氣吸入管4，和用于通過將由空氣吸入管4引入的空氣分散入廢水9而產(chǎn)生空氣泡的分散元件20。
位于分散元件20以上的是用于首先讓空氣泡8碰撞和延長空氣泡8的停留時間以增加溶解氧的第一葉片組件10。將一對流體供應管6整體連接到反應罐2的側壁上以將流體從曝氣罐1外部指引到反應罐2內(nèi)部以讓廢水9在預定方向流動。
位于第一葉片組件10以上的是用于其次讓空氣泡8碰撞和進一步延長空氣泡8停留時間的第二葉片組件30。
由于反應罐2是含有開放頂部和底部的圓筒體，可通過反應罐2循環(huán)貯存在曝氣罐1中的廢水8。反應罐2由多個焊腳3支撐以保持它的安裝高度。
另外，分散元件20和第一和第二葉片組件10和20的中心部分優(yōu)選位于反應罐2中心軸上，空氣吸入管4在分散元件20下向中心軸延伸使得可以均勻地分散在反應罐2中產(chǎn)生的氣泡。
空氣吸入管4將由鼓風機(未示出)引入的空氣指引到反應罐2內(nèi)部。將Φ為約2-10mm的網(wǎng)子5安裝在空氣吸入管4的內(nèi)端上以防止大量空氣被突然引入空氣吸入管4中。
將分散元件20整體安裝在第一葉片組件10中心部分的底部上。優(yōu)選情況下，分散元件20包括直徑為約100mm的圓形部分22和長度小于50mm，用于將圓板22連接到第一葉片組件10中心部分的底部上的固定軸21。
因此，通過空氣吸入管4引入的空氣從反應罐2的內(nèi)底部升高以接觸分散元件20的圓板22的底部。
接觸分散元件20的圓板22的空氣產(chǎn)生進一步升高到第一葉片組件10的氣泡。
第一葉片組件10包括多個葉片11，這些葉片11在反應罐2中形成圓形布置。
也就是，葉片11是扇形的和彼此在預定寬度重疊。參考圖3、4和5更詳?shù)募毭枋龅谝蝗~片組件10。
圖3和4分別是葉片組件頂部和底部的放大視圖。圖5是沿圖2線A-A取的橫截面圖。
如圖所示，每個扇形葉片11含有固定在反應罐2內(nèi)圓周上的圓周端12和位于反應罐2中心部分上的內(nèi)點。
如圖6所示，每個葉片11在圓周方向以約10-70°的預定角度傾斜和安裝在反應罐2內(nèi)圓周壁上。
因此，相鄰葉片11的相鄰側面11a以預定的寬度重疊，優(yōu)選大于2cm或整個面積的1/3。
當葉片11以預定的角度傾斜時，在相鄰葉片之間確定含有入口17和出口18的流體通道19。
參見圖2，由分散元件20分散的氣泡8經(jīng)第一葉片組件10的入口和出口17和18通過液體通道19。
因此，當氣泡通過液體通道19的入口17和出口18時，氣泡8彼此碰撞以產(chǎn)生其它氣泡。這允許氣泡的溶解時間延長。
在第一葉片組件10底部上所形成的圓形部分21’上固定分散元件20的固定軸21。圓形部分21’具有預定面積。因此，葉片組件的底面積小于葉片組件的頂面積。此意味著葉片組件的入口面積小于葉片組件的出口面積，因此通過葉片組件的氣泡由入口和出口之間的面積差異在預定方向上旋轉，從而增加溶解氧。
再參見圖1和2，流體供應管6整體連接到反應罐2的側壁上第一葉片組件10的上方。成對流體供應管6通過在反應罐2側壁上形成的孔7將曝氣罐1的外部與反應罐2的內(nèi)部連通。
因此，將流體6a(見圖5)通過成對供應管6指引入反應罐2，因此向通過第一葉片組件10的氣泡8和廢水9提供圓周方向上的旋轉力。此旋轉力對廢水9提供攪拌效果。
被施加旋轉力的氣泡8升高和達到第二葉片組件30。由于第二葉片組件30的形狀與第一葉片組件10的形狀相同，氣泡8如在第一葉片組件30中那樣通過第二葉片組件30。
盡管在此實施方案中公開兩個葉片組件，但是，可以進一步提供另外的葉片組件。
此外，為攪拌氣泡和廢水，如圖7所示，可以提供攪拌葉片51代替流體供應管6。
也就是，攪拌葉片51旋轉地位于曝氣罐58中。即，攪拌葉片51旋轉地固定在連接軸55上，設計連接軸以通過電機組件(未示出)旋轉，因此旋轉攪拌葉片51。
通過第一葉片組件52的氣泡57由攪拌葉片51攪拌和通過曝氣罐58的內(nèi)部。
含有攪拌葉片51的廢水處理裝置適用于這樣的情況其中僅由攪拌葉片51攪拌廢水而不提供空氣。
如上所述，由于設計廢水處理裝置以將氣體如二氧化碳，氨等溶入廢水中，因此可以進一步增強生物處理。
更詳細地描述上述廢水處理裝置的操作。
參見圖2，首先將空氣通過空氣吸入管4從曝氣罐1外部引入反應罐2內(nèi)部。
引入反應罐2的空氣從廢水產(chǎn)生氣泡8。氣泡8由氣泡和廢水之間的密度差異所產(chǎn)生的勢能而升高，然后采用預定的壓力接觸分散元件20的圓板22。在此點，安裝在空氣吸入管4內(nèi)端上的網(wǎng)子5更有效地通過控制排出空氣的數(shù)量而分散空氣。
接觸分散元件20上圓板22的氣泡8在所有方向上分散和到達第一葉片組件10。
到達第一葉片組件10的氣泡被引入入口17，沿流體通道19向上流動，然后在第一葉片組件10以上通過出口18被排出。
因此，引入氣泡的數(shù)目大于排出氣泡的數(shù)目，非表面面積被增加，因此氣泡在廢水中的停留時間被延長。
此外，由于葉片11在一個方向以預定角度α傾斜，通過第一葉片組件10的氣泡8在預定方向旋轉剩余的氣泡。這對廢水提供了攪拌效果。
連接到反應罐2的側壁上的流體供應管6采用預定壓力將流體6a傾入反應罐2中。傾注的流體6a在反應罐2中產(chǎn)生渦旋，以攪拌污泥或廢水。
進行使用本發(fā)明上述廢水處理裝置和常規(guī)空氣分散系統(tǒng)來純化自來水的一系列測試。
將相同的測試條件如測試溫度、水體積和引入空氣數(shù)量施加到本發(fā)明的廢水處理裝置和常規(guī)空氣分散系統(tǒng)中。根據(jù)從溶解氧變成0.2mg/L的點到預定起泡的時間的經(jīng)過，使用Na2和SO3以觀察溶解氧(DO)的增加情況。
測試結果如下(測試條件水溫度20℃，使用的水量1.5m3，引入空氣數(shù)量250l/min)測試結果表

如表所示，當使用本發(fā)明的廢水處理裝置在廢水中溶解空氣時，與常規(guī)盤類型空氣分散系統(tǒng)相比，溶解氧的效率得以極大改進。
根據(jù)本發(fā)明的廢水處理裝置的優(yōu)點如下首先，由于可通過空氣吸入管有效地提供氧氣，因此可以使用低功率系統(tǒng)，從而節(jié)省功率成本。
其次，由于提供到反應罐的氣泡彼此碰撞，同時在不提供特別的能量的情況下，提供到反應罐的氣泡在由氣泡和廢水之間的密度差異而升高之后通過葉片組件，因此，可以延長氣泡在廢水中的停留時間，從而改進溶解氧效率。
第三，由于通過流體供應管將流體傾入反應罐，廢水由傾入的流體攪拌和葉片組件可向廢水提供攪拌效果，考慮到消耗的功率攪拌效率得以改進。
第四，由于用于將空氣引入反應罐的空氣吸入管結構簡單，因此，可以防止空氣吸入管被堵塞。
第五，由于從流體供應管傾注的流體允許廢水的攪拌，系統(tǒng)起攪拌系統(tǒng)以及溶解系統(tǒng)的功能。
盡管已經(jīng)結合目前考慮為最實際和優(yōu)選的實施方案來描述本發(fā)明，然而，應當理解的是本發(fā)明并不限于公開的實施方案，而且相反地，本發(fā)明旨在覆蓋包括在所附權利要求精神和范圍中的各種改進和同等裝置。
權利要求
1.一種廢水處理裝置，包括用于貯存廢水的曝氣罐；位于曝氣罐中的反應罐，將廢水在反應罐中循環(huán)和向廢水提供氧氣的同時將廢水純化(purify)；用于向反應罐引入空氣的空氣吸入管；用于將通過空氣吸入管引入的空氣分散入廢水以產(chǎn)生氣泡的分散元件；和位于反應罐中用于使通過分散元件而被分散的氣泡彼此碰撞、延長氣泡的停留時間以增加溶解氧、和將氣泡在預定方向上指引以引導廢水攪拌的葉片組件。
2.權利要求1的廢水處理裝置，其中第一葉片組件包括多個扇形和彼此在預定寬度重疊的葉片，每個扇形葉片含有在預定傾斜角下固定在反應罐內(nèi)圓周上的圓周端和位于反應罐中心部分上的內(nèi)點，葉片的內(nèi)點整體彼此連接，因此在相鄰葉片之間確定氣泡通過通道。
3.權利要求2的廢水處理裝置，其中氣泡通過的通道包括通過其從反應罐下部引入氣泡的入口和通過其向反應罐上部排出氣泡的出口，在葉片組件的底部上，葉片組件提供具有預定面積的圓形部分，圓形部分上有用于支撐分散元件以使得葉片組件的底面積小于葉片組件的頂面積的固定軸，該固定軸使通過底面積與頂面積之間的氣泡旋轉。
4.權利要求1的廢水處理裝置，其中分散元件包括從葉片組件向下延伸的固定軸和在固定軸下端上整體形成的圓板。
5.權利要求1的廢水處理裝置，其中在空氣吸入管排出端上安裝網(wǎng)子以向反應罐均勻提供空氣。
6.權利要求1的廢水處理裝置，進一步包括用于攪拌廢水的攪拌機構。
7.權利要求6的廢水處理裝置，其中攪拌機構包括用于連通曝氣罐外部和反應罐內(nèi)部，因此從曝氣罐外部提供和傾注流體到反應罐內(nèi)部的流體供應管。
8.權利要求6的廢水處理裝置，其中攪拌機構包括整體連接到位于曝氣罐外部的電機組件上的攪拌葉片。
全文摘要
公開了一種廢水處理裝置。廢水處理裝置包括用于貯存廢水的曝氣罐；位于曝氣罐中的反應罐，該反應罐將廢水在反應罐中循環(huán)和向廢水提供氧氣同時將廢水純化(purify)；用于向反應罐引入空氣的空氣吸入管；用于將通過空氣吸入管引入的空氣分散入廢水以產(chǎn)生氣泡的分散元件；和位于反應罐中用于使通過分散元件而被分散的氣泡彼此碰撞、延長氣泡的停留時間以增加溶解氧、和將氣泡在預定方向上指引以引導廢水攪拌的葉片組件。
文檔編號C02F3/12GK1431973SQ01810505
公開日2003年7月23日 申請日期2001年5月8日 優(yōu)先權日2000年5月8日
發(fā)明者崔洪福 申請人:展望21環(huán)境股份有限公司