多段射流曝气反应器及其在处理粘胶纤维废水中的应用

技术领域

本发明属于污水处理技术领域，具体涉及多段射流曝气反应器及其在粘胶纤维废水处理中的应用。

背景技术

近年来，以廉价且丰富的竹、木、棉等天然纤维为原料，经水解、蒸煮、漂白、酸处理、碱浴等系列工艺制备人造纤维产品规模越来越大，给社会带来了巨大的经济效益。然而规模化所带来的环境压力也会随之增加，污染形势也日益严峻，其中以生产过程产生的高悬浮物、高色度、高COD与BOD、高锌的黏胶纤维废水表现最为突出。这类废水直接排放不仅会破坏周边生态环境，同时还会影响周围居民的生活环境和身体健康。因此，寻求适当的方法处理此类废水对粘胶纤维行业绿色可持续发展具有重要的意义。

其中，好氧生化处理工艺因其处理效果好、稳定高、运行成本低等优点，在粘胶纤维废水处理过程中颇受青睐。同时，好氧生化处理工艺运行过程中，通常需要进行曝气增氧操作。曝气不仅能使池中液体与空气接触充氧，还能搅动液体，加速空气中的氧向液体中转移。此外，还能防止池内悬浮体下沉，加强池内有机物与微生物及溶解氧接触，使废水中有机物充分氧化分解。然而，随着粘胶纤维行业规模化和集约化发展，其生产产生的废水不仅仅是废水量的变化，其组成和浓度也会发生一定的变化，同时水处理量增加所带来传质和传热也会发生变化，采用传统曝气反应器简单放大应用于处理规模化粘胶纤维废水会出现处理效果差、基建费用高以及运行和维护成本大等系列问题。因此，针对粘胶纤维行业发展特点以及产生废水的特性，并结合好氧生化处理工艺处理的优势，开发一种处理粘胶纤维废水用新型多段射流曝气反应器具有良好应用前景。

发明内容

针对现有的技术问题，本发明提供多段射流曝气反应器及其在粘胶纤维废水处理中的应用。

本发明的技术方案是：多段射流曝气反应器，包括依次串联的生物选择区、多级好氧曝气区、好氧沉淀区以及设于所述多级好氧曝气区内的多段射流曝气元件；

所述生物选择区内设有生物选择搅拌机；多级好氧曝气区是由多个曝气反应区首尾串联而成，各个曝气反应区通过连接管连接有共同的废气处理元件；所述好氧沉淀区底端与生物选择区连接，且连接处设有污泥回流泵，好氧沉淀区内设有好氧沉淀刮泥机；

所述多段射流曝气元件包括设于各个曝气反应区内的多个射流曝气器、与各个所述射流曝气器连接的自曝气风机、与曝气反应区一一对应且与对应曝气反应区内的各个射流曝气器连接的多个生物射流循环泵，射流曝气器包括上端设有空气连接口且下端设有废水连接口以及侧壁沿周向均匀设有多个向下倾斜的射流管的混合反应主体、设于各个所述射流管末端的射流嘴，所述射流嘴两端分别设有卡接环且其中一端对应的所述卡接环位于射流管内并与射流管内壁滑动连接，射流嘴侧壁绕设有过滤网，射流管端口处且围绕于射流嘴外部设有环形刮片，射流管内部设有与卡接环连接的缓冲弹簧。

进一步地，所述生物选择区上设有喷洒加药元件，所述喷洒加药元件包括一端外部固定元件上且另一端设有固定套圈的位置调节架、侧壁设有能够卡接于所述固定套圈上端的卡环且上端设有添加口的暂存筒、沿周向均匀分布于所述暂存筒外围以及与暂存筒贯通连接的多个分散喷洒筒、转动电机，暂存筒侧壁设有齿轮圈，所述转动电机输出轴处连接有与所述齿轮圈啮合的主动齿轮，每个所述分散喷洒筒侧壁沿周向均匀设有多个喷洒口，当需要向生物选择区内添加营养盐或者其他药物时，可通过添加口添加至暂存筒内，暂存筒内的药物进入各个分散喷洒筒内，并经对应的喷洒口均匀喷洒至生物选择区内污水中各处，此时，启动转动电机驱动主动齿轮，同时带动暂存筒发生转动，对污水和药液进行搅拌，加速两者混合，同时配合生物选择搅拌机的转动，避免出现药物喷洒死角，提高污水处理效果。

进一步地，所述暂存筒与各个分散喷洒筒的连接处均设有电磁阀和电子流量计，暂存筒侧壁设有液位刻度尺，通过液位刻度尺直观显示暂存筒内的药物液位，方便及时补充，保证向生物选择区内添加充足的药量，通过电磁阀和电子流量计准确控制向生物选择区内添加药量，避免添加过多使水体造成二次污染。

进一步地，各个所述曝气反应区处均设有空气调节阀，可根据实际进、出水水质调节空气调节阀，可做到按需重新分配缺氧和好氧功能区实际所需的反应停留时间，提高污水处理效果。

进一步地，好氧沉淀区内还设有多个浮渣打捞元件，所述浮渣打捞元件包括设于所述好氧沉淀区上端且底端沿水平方向设有螺纹杆的安装架、驱动所述螺纹杆转动的驱动电机、套设于螺纹杆外部且与螺纹杆螺纹连接的安装套杆、与所述安装套杆底端连接且连接处设有电动伸缩杆的打捞筒，所述打捞筒底端设有连接口，所述连接口处连接有盛放箱，且连接口左右两侧对称铰接有两个拼接板，且每个所述拼接板底端设有与所述盛放箱内壁连接的折叠架，相邻两个所述折叠架之间设有液压杆，通过驱动电机带动螺纹杆转动，从而使安装套杆在螺纹杆上左右移动完成打捞位置的调节，当需要打捞时，通过调节电动伸缩杆的延伸和伸缩并利用打捞筒完成浮渣的打捞，当完成一次打捞后，通过启动两个液压杆压缩，使对称分布的两个拼接板向下倾斜打开，使打捞的浮渣落至盛放箱内，然后，启动两个液压杆延伸，使两个拼接板向下倾斜打开水平拼接将盛放箱封堵后，进行下一次打捞，通过多个浮渣打捞元件完成不同位置处浮渣的打捞，通过设置盛放箱使打捞的浮渣暂存于其中，方便及时清理打捞筒，减少人为清理打捞筒的次数，提高浮渣打捞效率。

进一步地，所述射流曝气器的服务面积为9m

进一步地，所述多段射流曝气反应器可应用于处理粘胶纤维废水。

更进一步，所述空气连接口和废水连接口处均设有分散盘，且所述分散盘侧壁均匀设有多个分散凸块，每个分散凸块侧壁设有多个分散孔，通过分散凸块上对应的多个分散孔将进入混合反应主体内的废水和空气打散成小分子，然后两者在混合反应主体内进行混合，混合后的小分子空气中的氧充分溶解在水流中，提高污水溶解氧效率和生化处理效果。

上述多段射流曝气反应器的工作原理为：

(1)粘胶纤维废水首先进入生物选择区，通过喷洒加药元件向生物选择区内添加营养盐和药物，通过生物选择搅拌机将污水与添加的营养盐和药物搅拌均匀，利用上述营养盐和药物将不溶性有机物水解成溶解性有机物，大分子有机物分解为小分子物质，同时，可有效抑制丝状菌膨胀，改善活性污泥沉降性能；

(2)经过生物选择区处理后的水流自然进入多级好氧曝气区，具体是依次经过各个曝气反应区，通过各个曝气反应区的多级好氧生物降解作用，去除水体中的绝大部分有机污染物和进一步去除废水中的无机污染物，提高微生物的反应效率，当水流经过每个曝气反应区时，通过生物射流循环泵将对应曝气反应区内的水流抽至该曝气反应区内各个射流曝气器的废水连接口内，通过自曝气风机将外部空气抽至该曝气反应区内各个射流曝气器的空气连接口内，上述水流和空气在混合反应主体内混合均匀，并经过各个射流管以及对应的射流嘴喷出，在喷出的射流嘴时，在气流和水流的冲击力的共同作用下，使位于射流管内部的卡接环压缩缓冲弹簧，使射流嘴伸出射流管并通过过滤网喷至曝气反应区完成曝气操作，当缓冲弹簧恢复弹性时，射流嘴会缩入射流管内，在此过程中，环形刮片会对过滤网外部的堵塞物进行刮除，防止发生堵塞；

(3)经过多个曝气反应区处理后的水流会流入好氧沉淀区进行泥水分离，好氧沉淀区的上清液自流至下一级处理构筑物，沉淀下来的污泥部分通过污泥回流泵抽至生物选择区，剩余部分污泥排放至外部污泥浓缩池，在此过程中，通过好氧沉淀刮泥机对好氧沉淀区内壁的污泥进行刮除，通过浮渣打捞元件对水面的浮渣进行打捞。

本发明提供一种多段射流曝气反应器及其在粘胶纤维废水处理中的应用，有益效果如下：

(1)本发明废水处理工艺流程简单，处理构筑物少，大大节省了基建费用，且溶解氧传递效率高达30％以上，节约能耗，除射流曝气器本体外，好氧曝气区域水中无运转设备，没有后续维护成本，多级好氧曝气区中除射流曝气器本体外，无其他运转设备，没有后续维护成本，且采用射流曝气器解决粘胶纤维行业中生化曝气系统容易结垢、堵塞曝气器等行业问题。

(2)本发明的生物选择区池容占生物选择区和多级好氧曝气区总池容的4-8％，通过设置生物选择区，可有效抑制丝状菌膨胀，改善活性污泥沉降性能，解决粘胶纤维行业生化池容易污泥丝状菌膨胀，沉降性能不佳的问题；可将不溶性有机物水解成溶解性有机物，大分子有机物分解为小分子物质，使污水更适宜于后续的好氧曝气区反应，并减轻后续好氧曝气区的负荷。

(3)本发明利用多级好氧曝气区混合液出水作为射流曝气器的循环水，循环水被喷射回流至系统前端，具有一定的脱除总氮功能，好氧曝气反应区分为多段反应区域，不同区域的好氧池可形成不同的生物菌种，可提高反应效率。

(4)本发明的射流曝气器使用时，射流管内部的卡接环会压缩缓冲弹簧，使射流嘴伸出射流管，不使用时，缓冲弹簧恢复弹性，使射流嘴缩入射流管内，同时，环形刮片会刮除射流嘴外部的杂质，同时，会对过滤网进行封闭，防止射流曝气器发生堵塞、结垢的现象。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图；

图2为本发明的部分俯视图；

图3为本发明的喷洒加药元件的结构示意图；

图4为本发明的浮渣打捞元件的结构示意图；

图5为本发明的图4中B处放大图；

图6为本发明的射流曝气器的外部结构示意图；

图7为本发明的射流曝气器的内部结构示意图；

图8为本发明的图7中A处的放大图；

图9为本发明的分散盘的结构示意图。

其中，1-生物选择区、10-生物选择搅拌机、11-喷洒加药元件、110-位置调节架、1101-固定套圈、111-暂存筒、1110-卡环、1111-添加口、1112-齿轮圈、1113-液位刻度尺、112-分散喷洒筒、1120-喷洒口、113-转动电机、1130-主动齿轮、114-电磁阀、115-电子流量计、2-多级好氧曝气区、20-曝气反应区、200-空气调节阀、21-废气处理元件、3-好氧沉淀区、30-污泥回流泵、31-好氧沉淀刮泥机、32-浮渣打捞元件、320-安装架、3200-螺纹杆、321-驱动电机、322-安装套杆、323-打捞筒、3230-电动伸缩杆、3231-排放口、3232-连接口、3233-盛放箱、3234-拼接板、3235-折叠架、3236-液压杆、4-多段射流曝气元件、40-射流曝气器、400-混合反应主体、4000-空气连接口、4001-废水连接口、4002-射流管、4003-环形刮片、4004-缓冲弹簧、4005-分散盘、4006-分散凸块、4007-分散孔、401-射流嘴、4010-卡接环、4011-过滤网、41-自曝气风机、42-生物射流循环泵。

具体实施方式

实施例1

如图1、2所示的多段射流曝气反应器，包括依次串联的生物选择区1、多级好氧曝气区2、好氧沉淀区3以及设于多级好氧曝气区2内的多段射流曝气元件4；

生物选择区1内设有生物选择搅拌机10；多级好氧曝气区2是由五个曝气反应区20首尾串联而成，各个曝气反应区20通过连接管连接有共同的废气处理元件21；好氧沉淀区3底端与生物选择区1连接，且连接处设有污泥回流泵30，好氧沉淀区3内设有好氧沉淀刮泥机31；

如图6、7所示，多段射流曝气元件4包括设于各个曝气反应区20内的四个射流曝气器40、与各个射流曝气器40连接的自曝气风机41、与曝气反应区20一一对应且与对应曝气反应区20内的各个射流曝气器40连接的5个生物射流循环泵42，射流曝气器40包括上端设有空气连接口4000且下端设有废水连接口4001以及侧壁沿周向均匀设有5个向下倾斜的射流管4002的混合反应主体400、设于各个射流管4002末端的射流嘴401，如图8所示，射流嘴401两端分别设有卡接环4010且其中一端对应的卡接环4010位于射流管4002内并与射流管4002内壁滑动连接，射流嘴401侧壁绕设有过滤网4011，射流管4002端口处且围绕于射流嘴401外部处设有环形刮片4003，射流管4002内部设有与卡接环4010连接的缓冲弹簧4004，射流曝气器40的服务面积为9m

本实施例的多段射流曝气反应器的工作原理如下：

(1)粘胶纤维废水首先进入生物选择区1，通过生物选择搅拌机10将污水与添加的营养盐和药物搅拌均匀，将不溶性有机物水解成溶解性有机物，大分子有机物分解为小分子物质，同时，可有效抑制丝状菌膨胀，改善活性污泥沉降性能；

(2)经过生物选择区1处理后的水流自然进入多级好氧曝气区2，具体是依次经过各个曝气反应区20，通过各个曝气反应区20的多级好氧生物降解作用，去除水体中的绝大部分有机污染物和进一步去除废水中的无机污染物，提高微生物的反应效率，当水流经过每个曝气反应区20时，通过生物射流循环泵42将对应曝气反应区20内的水流抽至该曝气反应区20内各个射流曝气器40的废水连接口4001内，通过自曝气风机41将外部空气抽至该曝气反应区20内各个射流曝气器40的空气连接口4000内，上述水流和空气在混合反应主体400内混合均匀，并经过各个射流管4002以及对应的射流嘴401喷出，在喷出的射流嘴401时，在气流和水流的冲击力的共同作用下，使位于射流管4002内部的卡接环4010压缩缓冲弹簧4004，使射流嘴401伸出射流管4002并通过过滤网4011喷至曝气反应区20完成曝气操作，当缓冲弹簧4004恢复弹性时，射流嘴401会缩入射流管4002内，在此过程中，环形刮片4003会对过滤网4011外部的堵塞物进行刮除，防止发生堵塞；

(3)经过多个曝气反应区20处理后的水流会流入好氧沉淀区3进行泥水分离，好氧沉淀区3的上清液自流至下一级处理构筑物，沉淀下来的污泥部分通过污泥回流泵30抽至生物选择区1，剩余部分污泥排放至外部污泥浓缩池，在此过程中，通过好氧沉淀刮泥机31对好氧沉淀区3内壁的污泥进行刮除。

实施例2

本实施例与实施例1基本相同，不同之处在于：

如图3所示，生物选择区1上设有喷洒加药元件11，喷洒加药元件11包括一端外部固定元件上且另一端设有固定套圈1101的位置调节架110、侧壁设有能够卡接于固定套圈1101上端的卡环1110且上端设有添加口1111的暂存筒111、沿周向均匀分布于暂存筒111外围以及与暂存筒111贯通连接的5个分散喷洒筒112、转动电机113，暂存筒111侧壁设有齿轮圈1112，转动电机113输出轴处连接有与齿轮圈1112啮合的主动齿轮1130，每个分散喷洒筒112侧壁沿周向均匀设有10个喷洒口1120，当需要向生物选择区1内添加营养盐或者其他药物时，可通过添加口1111添加至暂存筒111内，暂存筒111内的药物进入各个分散喷洒筒112内，并经对应的喷洒口1120均匀喷洒至生物选择区1内污水中各处，此时，启动转动电机113驱动主动齿轮1130，同时带动暂存筒111发生转动，对污水和药液进行搅拌，加速两者混合，同时配合生物选择搅拌机10的转动，避免出现药物喷洒死角，提高污水处理效果。

实施例3

本实施例与实施例2基本相同，不同之处在于：

如图3所示，暂存筒111与各个分散喷洒筒112的连接处均设有电磁阀114和电子流量计115，暂存筒111侧壁设有液位刻度尺1113，通过液位刻度尺1113直观显示暂存筒111内的药物液位，方便及时补充，保证向生物选择区1内添加充足的药量，通过电磁阀114和电子流量计115准确控制向生物选择区1内添加药量，避免添加过多使水体造成二次污染。

实施例4

本实施例与实施例3基本相同，不同之处在于：

如图4所示，好氧沉淀区3内还设有3个浮渣打捞元件32，浮渣打捞元件32包括设于好氧沉淀区3上端且底端沿水平方向设有螺纹杆3200的安装架320、驱动螺纹杆3200转动的驱动电机321、套设于螺纹杆3200外部且与螺纹杆3200螺纹连接的安装套杆322、与安装套杆322底端连接且连接处设有电动伸缩杆3230的打捞筒323，如图5所示，打捞筒323底端设有连接口3232，连接口3232处连接有盛放箱3233，且连接口3232左右两侧对称铰接有两个拼接板3234，且每个拼接板3234底端设有与盛放箱3233内壁连接的折叠架3235，相邻两个折叠架3235之间设有液压杆3236，通过驱动电机321带动螺纹杆3200转动，从而使安装套杆322在螺纹杆3200上左右移动完成打捞位置的调节，当需要打捞时，通过调节电动伸缩杆3230的延伸和伸缩并利用打捞筒323完成浮渣的打捞，当完成一次打捞后，通过启动两个液压杆3236压缩，使对称分布的两个拼接板3234向下倾斜打开，使打捞的浮渣落至盛放箱3233内，然后，启动两个液压杆3236延伸，使两个拼接板3234向下倾斜打开水平拼接将盛放箱3233封堵后，进行下一次打捞，通过多个浮渣打捞元件32完成不同位置处浮渣的打捞，通过设置盛放箱3233使打捞的浮渣暂存于其中，方便及时清理打捞筒323，减少人为清理打捞筒323的次数，提高浮渣打捞效率。

实施例5

本实施例与实施例4基本相同，不同之处在于：

如图9所示，空气连接口4000和废水连接口4001处均设有分散盘4005，且分散盘4005侧壁均匀设有8个分散凸块4006，每个分散凸块4006侧壁设有4个分散孔4007，通过分散凸块4006上对应的4个分散孔4007将进入混合反应主体400内的废水和空气打散成小分子，然后两者在混合反应主体400内进行混合，混合后的小分子空气中的氧充分溶解在水流中，提高污水溶解氧效率和生化处理效果。