升流式内循环微氧生物反应器及其强化传质的曝气方法和使用方法技术

升流式内循环微氧生物反应器及其强化传质的曝气方法和使用方法，涉及微氧生物反应器及其强化传质的曝气方法和使用方法。本发明专利技术解决现有微氧环境控制存在的耗能大，氧气溶解不均匀，强化传质方式上存在的能耗大和设备投入多的问题。升流式内循环微氧生物反应器由微氧反应器外壳、抛物型导流罩、细长导管、第一锥形集气罩、曝气室、进水管、第一排气管、排气阀、排泥阀、排泥管、曝气件、进气管、曝气机、溶解氧在线控制装置、溶解氧电极、导流罩支架、导管支架及进水泵组成。曝气方法和使用方法：一、曝气；二、内循环流；三、监测。

Up flow internal circulation micro aerobic bioreactor and its enhanced mass transfer aeration method and application method

Up flow internal circulation micro aerobic bioreactor and its enhanced mass transfer aeration method and use method relate to micro oxygen bioreactor and its mass transfer aeration method and application method. The present invention solves the problems of large energy consumption, uneven oxygen dissolution, large energy consumption in the mass transfer mode and excessive equipment investment in the existing micro oxygen environment control. Or by the micro oxygen reactor shell, parabolic dome, slender tube, a first tapered gas collecting hood, flow circulation within the micro aerobic bioreactor aeration chamber, a water inlet pipe, a first exhaust pipe, exhaust valve, mud valve, discharge pipe, aeration, air inlet pipe, the aerator, dissolved oxygen control device, dissolved oxygen electrode, dome stent, stent and catheter pump inlet. Aeration method and method of use: one, two, aeration; internal circulation flow; three, monitoring.

【技术实现步骤摘要】
升流式内循环微氧生物反应器及其强化传质的曝气方法和使用方法
本专利技术涉及微氧生物反应器及其强化传质的曝气方法和使用方法。
技术介绍
微氧生物反应器内的微氧环境可使好氧、厌氧和兼性微生物共存并发挥协同作用，实现污水碳、氮、磷的同步去除，从而简化污水处理工艺流程并节约工程投资和运行成本。因此，微氧生物反应器的研制和运行受到越来越多的关注。如何控制微氧生物反应器的微氧环境是微氧反应器开发的关键，目前，微氧环境的控制方法有两种：一是对出水进行曝气再回流至反应器内并控制曝气量和回流量的方法，二是在反应器底部设置曝气头并控制曝气量的方法。然而，这两种微氧环境控制方法均存在明显不足：前者出水曝气量和回流量大，动力消耗高，且曝气系统和回流系统的耦合增加了反应器运行调控难度；后者不仅存在氧气溶解不均匀的缺陷，且具有较大动能的气泡还会破坏污泥絮体或颗粒的结构，影响系统的处理效能。强化氧气、污水污染物与微生物之间的传质是提高和维持微氧处理系统处理效能的又一个关键。目前，强化传质的方式有两种，一种是提高出水回流以强化传质，另一种是增设搅拌桨等搅拌装置以加强传质。这两种强化传质方式不仅大大增加系统运行的动力消耗，而且会影响污泥的沉降。此外，搅拌装置还会增加设备投入，提高工程投资。所以，有效而经济的微氧环境控制方法以及传质强化方法，是微氧生物处理技术推广应用的重要因素。
技术实现思路
本专利技术是要解决现有微氧环境控制存在的耗能大，氧气溶解不均匀，强化传质方式上存在的能耗大和设备投入多的问题，而提供了升流式内循环微氧生物反应器及其强化传质的曝气方法和使用方法。升流式内循环微氧生物反应器由微氧反应器外壳、抛物型导流罩、细长导管、第一锥形集气罩、曝气室、进水管、第一排气管、排气阀、排泥阀、排泥管、曝气件、进气管、曝气机、溶解氧在线控制装置、溶解氧电极、导流罩支架、导管支架及进水泵组成；所述的微氧反应器外壳由布水锥管、第一导气环、主反应管、第二导气环、沉泥锥管、溢流管、U形排水管、圆环板、超高管、环形法兰板、环形法兰垫、设备圆盖、变径排气管及第二锥形集气罩组成；主反应管的下端与布水锥管管口较大的一端相连通，主反应管的上端与沉泥锥管管口较小的一端相连通，沉泥锥管管口较大的一端与溢流管的下端相连通，所述的溢流管上端设有锯齿口，溢流管外圆周设有圆环板，且圆环板位于锯齿口下方，圆环板的上表面与超高管的下端密封连接，超高管的上端高于溢流管上端，超高管的上端设有环形法兰板，所述的环形法兰板上均布有数个法兰孔，环形法兰板上设有设备圆盖，设备圆盖上均布有与环形法兰板位置及数量相同的法兰孔，所述的环形法兰板与设备圆盖之间设有环形法兰垫；所述的主反应管的上端内部设有第二导气环，主反应管的下端内部设有第一导气环；所述的第一导气环和第二导气环为圆环，圆环截面为三角形，且第一导气环的内径小于第二导气环；所述的圆环板上设有排水孔，且圆环板上的排水孔与U形排水管相连通；变径排气管由第二排气管及第三排气管组成，所述的第二排气管的直径大于第三排气管，第二排气管一端与第二锥形集气罩管口较小的一端相连通，第二排气管的另一端向上依次穿出环形法兰板、环形法兰垫及设备圆盖的中心位置，且第二排气管穿出设备圆盖的端部与第三排气管的一端相连通；所述的第二锥形集气罩管口较大的一端处于沉泥锥管内，且第二锥形集气罩与沉泥锥管之间存有缝隙；所述的曝气室由半球形罩顶、圆管及锥形储泥斗组成；圆管上端设有半球形罩顶，布水锥管管口较小的一端与圆管外圆周密封连接，半球形罩顶置于布水锥管内部，且位于第一导气环下方，所述的半球形罩顶顶部下方设有数圈小孔，圆管侧壁设有进水口和进气口，圆管上的进水口与进水管的一端相连通，进水管的另一端与进水泵相连通，进气管贯穿圆管上的进气口，进气管的一端设置在圆管内并与曝气件相连接，进气管的另一端设置在圆管外部并与曝气机相连接，曝气机与溶解氧在线控制装置相连接，溶解氧在线控制装置设有溶解氧电极，溶解氧电极设置在主反应管上部，并深入主反应管内部，圆管下端与锥形储泥斗管口较大的一端相连通，第一排气管贯穿锥形储泥斗侧壁，第一排气管的一端处于半球形罩顶内部，且端部高于半球形罩顶上设置的数圈小孔，第一排气管的另一端置于锥形储泥斗外部并与排气阀相连接，锥形储泥斗管口较小的一端与排泥管的一端相连通，排泥管的另一端与排泥阀相连通；第一锥形集气罩设置在主反应管内部并位于第一导气环上方，且第一锥形集气罩管口较大一端的直径小于主反应管的直径，第一锥形集气罩管口较小的一端与细长导管的一端相连通，细长导管通过导管支架固定于主反应管内部，细长导管的另一端正上方设置抛物型导流罩，抛物型导流罩通过导流罩支架固定于主反应管上部，抛物型导流罩开口面积为细长导管横截面积的2倍以上。升流式内循环微氧生物反应器强化传质的曝气方法步骤如下：一、曝气：污水由进水管进入曝气室，曝气机运送的空气经过进气管到达曝气件并产生微气泡，污水与微气泡在空间有限的曝气室内混合而使充氧，微气泡在曝气室内相互碰撞、合并，气泡经由第一排气管排出一部分，其余的气泡随污水由曝气室上端半球形罩顶的数圈小孔进入微氧反应器外壳底部；所述的微氧反应器外壳底部设有微生物污泥床层；所述的微生物污泥床层中有好氧微生物、厌氧微生物、兼性好氧微生物和兼性厌氧微生物；二、内循环流：气泡和一部分泥水混合液继续上升被第一锥形集气罩收集，并在细长导管内部上升至细长导管顶部，并由抛物型导流罩改变流体方向，气泡和一部分泥水混合液继续向上运动，而另一部分泥水混合液下沉流动，下沉流动的泥水混合液再次进入第一锥形集气罩，主反应管内形成从中央到主反应管四周的循环流；三、监测：通过溶解氧电极获取升流式内循环微氧生物反应器内溶解氧浓度并转换成电信号传递给溶解氧在线控制装置动态调节曝气机曝气量，使升流式内循环微氧生物反应器内的好氧微生物、厌氧微生物、兼性好氧微生物和兼性厌氧微生物处于0.3mg/L～0.5mg/L的微氧环境。升流式内循环微氧生物反应器的使用方法步骤如下：一、曝气：污水由进水管进入曝气室，曝气机运送的空气经过进气管到达曝气件并产生微气泡，污水与微气泡在空间有限的曝气室内混合而使充氧，微气泡在曝气室内相互碰撞、合并，气泡经由第一排气管排出一部分，其余的气泡随污水由曝气室上端半球形罩顶的数圈小孔进入微氧反应器外壳底部，控制排出气泡比例在30％以内，控制污水在升流式内循环微氧生物反应器的水力停留时间为6h～8h；所述的微氧反应器外壳底部设有微生物污泥床层；所述的微生物污泥床层中有好氧微生物、厌氧微生物、兼性好氧微生物和兼性厌氧微生物；二、内循环流：气泡和一部分泥水混合液继续上升被第一锥形集气罩收集，并在细长导管内部上升至细长导管顶部，并由抛物型导流罩改变流体方向，气泡和一部分泥水混合液继续向上运动，而另一部分泥水混合液下沉流动，下沉流动的泥水混合液再次进入第一锥形集气罩，主反应管内形成从中央到主反应管四周的循环流，继续向上运动的气泡被第二锥形集气罩收集，继续向上运动的泥水混合液经过第二锥形集气罩和沉泥锥管之间的缝隙流入溢流管内进行沉淀，清水经U形排水管排出，污泥沿着沉泥锥管内壁重新回流至主反应管内；三、监测：通过溶解氧电极获取升流式内循环微氧生物反应器内溶解氧浓度并转换成电信号本文档来自技高网...

【技术保护点】
升流式内循环微氧生物反应器，其特征在于：升流式内循环微氧生物反应器由微氧反应器外壳(1)、抛物型导流罩(2)、细长导管(3)、第一锥形集气罩(4)、曝气室(5)、进水管(6)、第一排气管(7)、排气阀(8)、排泥阀(9)、排泥管(10)、曝气件(11)、进气管(12)、曝气机(13)、溶解氧在线控制装置(14)、溶解氧电极(15)、导流罩支架(16)、导管支架(17)及进水泵(18)组成；所述的微氧反应器外壳(1)由布水锥管(101)、第一导气环(102)、主反应管(103)、第二导气环(104)、沉泥锥管(105)、溢流管(106)、U形排水管(107)、圆环板(108)、超高管(109)、环形法兰板(110)、环形法兰垫(111)、设备圆盖(112)、变径排气管(113)及第二锥形集气罩(114)组成；主反应管(103)的下端与布水锥管(101)管口较大的一端相连通，主反应管(103)的上端与沉泥锥管(105)管口较小的一端相连通，沉泥锥管(105)管口较大的一端与溢流管(106)的下端相连通，所述的溢流管(106)上端设有锯齿口，溢流管(106)外圆周设有圆环板(108)，且圆环板(108)位于锯齿口下方，圆环板(108)的上表面与超高管(109)的下端密封连接，超高管(109)的上端高于溢流管(106)上端，超高管(109)的上端设有环形法兰板(110)，所述的环形法兰板(110)上均布有数个法兰孔，环形法兰板(110)上设有设备圆盖(112)，设备圆盖(112)上均布有与环形法兰板(110)位置及数量相同的法兰孔，所述的环形法兰板(110)与设备圆盖(112)之间设有环形法兰垫(111)；所述的主反应管(103)的上端内部设有第二导气环(104)，主反应管(103)的下端内部设有第一导气环(102)；所述的第一导气环(102)和第二导气环(104)为圆环，圆环截面为三角形，且第一导气环(102)的内径小于第二导气环(104)；所述的圆环板(108)上设有排水孔，且圆环板(108)上的排水孔与U形排水管(107)相连通；变径排气管(113)由第二排气管(113‑1)及第三排气管(113‑2)组成，所述的第二排气管(113‑1)的直径大于第三排气管(113‑2)，第二排气管(113‑1)一端与第二锥形集气罩(114)管口较小的一端相连通，第二排气管(113‑1)的另一端向上依次穿出环形法兰板(110)、环形法兰垫(111)及设备圆盖(112)的中心位置，且第二排气管(113‑1)穿出设备圆盖(112)的端部与第三排气管(113‑2)的一端相连通；所述的第二锥形集气罩(114)管口较大的一端处于沉泥锥管(105)内，且第二锥形集气罩(114)与沉泥锥管(105)之间存有缝隙；所述的曝气室(5)由半球形罩顶(5‑1)、圆管(5‑2)及锥形储泥斗(5‑3)组成；圆管(5‑2)上端设有半球形罩顶(5‑1)，布水锥管(101)管口较小的一端与圆管(5‑2)外圆周密封连接，半球形罩顶(5‑1)置于布水锥管(101)内部，且位于第一导气环(102)下方，所述的半球形罩顶(5‑1)顶部下方设有数圈小孔，圆管(5‑2)侧壁设有进水口和进气口，圆管(5‑2)上的进水口与进水管(6)的一端相连通，进水管(6)的另一端与进水泵(18)相连通，进气管(12)贯穿圆管(5‑2)上的进气口，进气管(12)的一端设置在圆管(5‑2)内并与曝气件(11)相连接，进气管(12)的另一端设置在圆管(5‑2)外部并与曝气机(13)相连接，曝气机(13)与溶解氧在线控制装置(14)相连接，溶解氧在线控制装置(14)设有溶解氧电极(15)，溶解氧电极(15)设置在主反应管(103)上部，并深入主反应管(103)内部，圆管(5‑2)下端与锥形储泥斗(5‑3)管口较大的一端相连通，第一排气管(7)贯穿锥形储泥斗(5‑3)侧壁，第一排气管(7)的一端处于半球形罩顶(5‑1)内部，且端部高于半球形罩顶(5‑1)上设置的数圈小孔，第一排气管(7)的另一端置于锥形储泥斗(5‑3)外部并与排气阀(8)相连接，锥形储泥斗(5‑3)管口较小的一端与排泥管(10)的一端相连通，排泥管(10)的另一端与排泥阀(9)相连通；第一锥形集气罩(4)设置在主反应管(103)内部并位于第一导气环(102)上方，且第一锥形集气罩(4)管口较大一端的直径小于主反应管(103)的直径，第一锥形集气罩(4)管口较小的一端与细长导管(3)的一端相连通，细长导管(3)通过导管支架(17)固定于主反应管(103)内部，细长导管(3)的另一端正上方设置抛物型导流罩(2)，抛物型导流罩(2)通过导流罩支架(16)固定于主反应管(103)上部，抛物型导流罩(2)开口面积为细长导管(3)横截面积的2倍以上。...

【技术特征摘要】
1.升流式内循环微氧生物反应器，其特征在于：升流式内循环微氧生物反应器由微氧反应器外壳(1)、抛物型导流罩(2)、细长导管(3)、第一锥形集气罩(4)、曝气室(5)、进水管(6)、第一排气管(7)、排气阀(8)、排泥阀(9)、排泥管(10)、曝气件(11)、进气管(12)、曝气机(13)、溶解氧在线控制装置(14)、溶解氧电极(15)、导流罩支架(16)、导管支架(17)及进水泵(18)组成；所述的微氧反应器外壳(1)由布水锥管(101)、第一导气环(102)、主反应管(103)、第二导气环(104)、沉泥锥管(105)、溢流管(106)、U形排水管(107)、圆环板(108)、超高管(109)、环形法兰板(110)、环形法兰垫(111)、设备圆盖(112)、变径排气管(113)及第二锥形集气罩(114)组成；主反应管(103)的下端与布水锥管(101)管口较大的一端相连通，主反应管(103)的上端与沉泥锥管(105)管口较小的一端相连通，沉泥锥管(105)管口较大的一端与溢流管(106)的下端相连通，所述的溢流管(106)上端设有锯齿口，溢流管(106)外圆周设有圆环板(108)，且圆环板(108)位于锯齿口下方，圆环板(108)的上表面与超高管(109)的下端密封连接，超高管(109)的上端高于溢流管(106)上端，超高管(109)的上端设有环形法兰板(110)，所述的环形法兰板(110)上均布有数个法兰孔，环形法兰板(110)上设有设备圆盖(112)，设备圆盖(112)上均布有与环形法兰板(110)位置及数量相同的法兰孔，所述的环形法兰板(110)与设备圆盖(112)之间设有环形法兰垫(111)；所述的主反应管(103)的上端内部设有第二导气环(104)，主反应管(103)的下端内部设有第一导气环(102)；所述的第一导气环(102)和第二导气环(104)为圆环，圆环截面为三角形，且第一导气环(102)的内径小于第二导气环(104)；所述的圆环板(108)上设有排水孔，且圆环板(108)上的排水孔与U形排水管(107)相连通；变径排气管(113)由第二排气管(113-1)及第三排气管(113-2)组成，所述的第二排气管(113-1)的直径大于第三排气管(113-2)，第二排气管(113-1)一端与第二锥形集气罩(114)管口较小的一端相连通，第二排气管(113-1)的另一端向上依次穿出环形法兰板(110)、环形法兰垫(111)及设备圆盖(112)的中心位置，且第二排气管(113-1)穿出设备圆盖(112)的端部与第三排气管(113-2)的一端相连通；所述的第二锥形集气罩(114)管口较大的一端处于沉泥锥管(105)内，且第二锥形集气罩(114)与沉泥锥管(105)之间存有缝隙；所述的曝气室(5)由半球形罩顶(5-1)、圆管(5-2)及锥形储泥斗(5-3)组成；圆管(5-2)上端设有半球形罩顶(5-1)，布水锥管(101)管口较小的一端与圆管(5-2)外圆周密封连接，半球形罩顶(5-1)置于布水锥管(101)内部，且位于第一导气环(102)下方，所述的半球形罩顶(5-1)顶部下方设有数圈小孔，圆管(5-2)侧壁设有进水口和进气口，圆管(5-2)上的进水口与进水管(6)的一端相连通，进水管(6)的另一端与进水泵(18)相连通，进气管(12)贯穿圆管(5-2)上的进气口，进气管(12)的一端设置在圆管(5-2)内并与曝气件(11)相连接，进气管(12)的另一端设置在圆管(5-2)外部并与曝气机(13)相连接，曝气机(13)与溶解氧在线控制装置(14)相连接，溶解氧在线控制装置(14)设有溶解氧电极(15)，溶解氧电极(15)设置在主反应管(103)上部，并深入主反应管(103)内部，圆管(5-2)下端与锥形储泥斗(5-3)管口较大的一端相连通，第一排气管(7)贯穿锥形储泥斗(5-3)侧壁，第一排气管(7)的一端处于半球形罩顶(5-1)内部，且端部高于半球形罩顶(5-1)上设置的数圈小孔，第一排气管(7)的另一端置于锥形储泥斗(5-3)外部并与排气阀(8)相连接，锥形储泥斗(5-3)管口较小的一端与排泥管(10)的一端相连通，排泥管(10)的另一端与排泥阀(9)相连通；第一锥形集气罩(4)设置在主反应管(103)内部并位于第一导气环(102)上方，且第一锥形集气罩(4)管口较大一端的直径小于主反应管(103)的直径，第一锥形集气罩(4)管口较小的一端与细长导管(3)的一端相连通，细长导管(3)通过导...

【专利技术属性】
技术研发人员：李建政，孙振举，孟佳，闵祥发，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，哈尔滨云水工大环保科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：黑龙江,23