微孔曝气变速氧化沟

摘要

本发明公开了一种微孔曝气变速氧化沟，包括沟体、缺氧区和好氧区，沟体上有进水口和进泥口和出水口，缺氧区内有推进器，好氧区内有曝气装置，所述的沟体由隔板分割成断面面积不同的缺氧区和好氧区，其中，好氧区的断面面积大于缺氧区的断面面积。由于水流在沟内的连续性原理，好氧区的流速就会小于缺氧区的流速，从而形成微孔曝气变速氧化沟。好氧区的宽或深越大，断面面积越大，好氧区的流速越小，变速氧化沟的变速幅度越大，所需的推进器数量就越少，能量消耗就越低。

说明书

技术领域

本发明涉及一种城市污水氧化沟处理方法，特别涉及一种微孔曝气变速氧化沟，用于旧有氧化沟的改扩建和新建。

背景技术

氧化沟是城市污水处理的主要方法之一。现有的氧化沟为环形的沟渠，内设曝气和水流推进器。当混合液在推进器的推动下沿沟渠流动时，顺次经过曝气装备所在的区域和无曝气装备的区域，形成好氧区和缺氧区。污水和回流污泥进入氧化沟后，形成的混合液经过曝气区时，污泥中的微生物利用曝气设备送入的氧气将污水中的有机污染物好氧降解同时进行硝化（将水中的氨氧化为NO₃^-）；当混合液经过缺氧区时，污泥中的微生物利用好氧阶段产生的NO₃^- 进行反硝化，将污水中的有机物缺氧降解，同时将NO₃^- 还原为氮气。曝气装备有表面曝气和微孔曝气。表面曝气是通过叶轮或转刷的旋转产生散水作用，使空气中的氧溶解于水中；而微孔曝气是在水下设置各种形式的由刚玉、橡胶或其他材料制成的具有微孔结构的曝气头（或盘），当空气由鼓风机通过管道进入曝气头时，被切割分散为直径小于1微米的小气泡，从而达到使空气中的氧快速高效地溶入水中的目的。采用微孔曝气的氧化沟称之为曝气氧化沟，为目前较为常用的氧化沟之一。

现有的各种氧化沟分为DE氧化沟、T性氧化沟、Carousel氧化沟以及Orbal氧化沟等。尽管各种氧化沟的沟渠结构形式不同，但同一氧化沟，沟渠内的缺氧区和好氧区宽度和深度均相同，因此，沟内混合液在缺氧区和好氧区的流速均相同（称之为等速氧化沟）。为了使沟内混合液中的污泥和水较好的混合、接触，完成相应的生物化学反应，氧化沟内的水流速度必须维持一定的流速（0.3m/s以上），通过水流的挟带作用，使混合液中的污泥处于悬浮状态，达到混合接触的目的。否则，混合液中的污泥将会沉淀分离，这也是氧化沟必须设置推进器的原因所在。

在曝气氧化沟中的好氧区，由于曝气的作用，已经形成了较好的混合效果，不需要像缺氧区那样，通过水流速度来达到混合的作用。因此，在等速氧化沟的好氧区形成了能量的浪费。

发明内容

为了克服现有的等速曝气氧化沟中好氧区流速过高（与缺氧区相同）带来的能量浪费，本发明的目的在于，提供一种微孔曝气变速氧化沟，该微孔曝气变速氧化沟通过改变现有的曝气氧化沟的同一沟渠内不同部位的宽度和深度，调节沟渠的断面面积，达到最终调节沟内不同部位的水流速度的效果，形成微孔曝气变速氧化沟。即在维持缺氧区断面的情况下，增加好氧区断面面积，使好氧区的流速大幅度降低，减少沟内水流流动所需的推动力，即大幅度减少推流器的设置数量，从而达到降低建设投资和运行费用的双重目的。

为了实现上述任务，本发明采用的技术解决方案如下：

一种微孔曝气变速氧化沟，包括沟体、缺氧区和好氧区，沟体上有进水口和进泥口和出水口，缺氧区内有推进器，好氧区内有曝气装置，其特征在于，所述的沟体由隔板分割成断面面积不同的缺氧区和好氧区，其中，好氧区的断面面积大于缺氧区的断面面积。

由于水流在沟内的连续性原理，好氧区的流速就会小于缺氧区的流速，从而形成变速氧化沟。好氧区的宽或深越大，断面面积越大，好氧区的流速越小，变速氧化沟的变速幅度越大，所需的推进器数量就越少，能量消耗就越低。

与现有的等速曝气氧化沟相比，本发明采用了不同的断面形式后，微孔曝气氧化沟好氧区的流速大幅度地减小，而氧化沟内的流速是依靠设置在沟内的推进装置产生的，流速越高，所需的推进器越多，消耗的电能也越多。因此，采用变速氧化沟，可在维持氧化沟固有的处理效果和处理能力的同时，大幅度地降低建设投资（购置和安装推进器的数量）和运行费用（电能）。

附图说明

图1是微孔曝气等深变速氧化沟的构造图，其中（a）是平面图，（b）是断面图；

图2是微孔曝气等宽变速氧化沟的构造图，其中（a）是平面图，（b）是断面图；

图3是具有两级缺氧和好氧区的微孔曝气变速氧化沟的构造图，其中（a）是平面图，（b）是断面图。

图中的标号分别表示：1、沟体，2、隔板，3、缺氧区，4、好氧区，5、推进器，6、曝气装置，7、进水口，8、进泥口，9、出水口。图中的箭头表示水流方向，字母b表示宽度，字母h表示深度。

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。

具体实施方式

参见附图，本发明的微孔曝气变速氧化沟，包括沟体1、缺氧区2和好氧区3，沟体1上有进水口7和进泥口8和出水口9，缺氧区3内有推进器5，好氧区4内有曝气装置6，沟体1由隔板2分割成断面面积不同的缺氧区3和好氧区4，其中，好氧区4的断面面积大于缺氧区3的断面面积。

本发明的微孔曝气变速氧化沟的工作原理是：当由二沉池回流的污泥和污水由进水口7和进泥口8一起进入沟体1内的缺氧区3，污泥和污水与缺氧区3的混合液即刻混合，污泥中的微生物利用进水中的有机物将沟内缺氧区3产生的硝酸盐还原为氮气，有机物自身被氧化为二氧化碳；当混合液沿沟内经过好氧区4时，污泥中的硝化菌利用好氧区4曝气设备供给的氧气将氨氮氧化为硝酸盐，供下一个周期缺氧段使用，同时污泥中的异养菌将混合液中剩余的有机物利用氧氧化为二氧化碳。如此循环往复。污水中的有机物和氨氮等污染物得以去除，达到同时去除有机物和氨氮的目的。

在上述技术方案中，好氧区4与缺氧区3可深度相同，宽度不同，以此形成等深微孔曝气深变速氧化沟（图1，图中，h₁=h₂，b₁>b₂）；好氧区4与缺氧区3可宽度相同，深度不同，以此形成等宽微孔曝气变速氧化沟（图2，图中，b₁=b₂，h₁>=h₂）；好氧区4与缺氧区3可深度和宽度均不相同，以此形成变宽变深微孔曝气变速氧化沟；还可设计为多个串联或并联的好氧区4和缺氧区3（图3），形成组合微孔曝气变速氧化沟，以满足不同的设计要求。

以下是发明人给出的实施例，需要说明的是，以下的实施例是一些较优的例子，主要目的在于更好地理解本发明，本发明不限于这些实施例。

实施例1：

某中间试验厂采用现有的微孔曝气氧化沟法处理城市污水，氧化沟容积为20m³，好氧区和缺氧区的容积比为1：2，流速相同，均为0.3m/s，配置功率为100W的推进器2个。进入氧化沟处理系统的城市污水COD浓度为200～300mg/L，总氮30～40mg/L。处理后出水的COD浓度为20～30mg/L，总氮10～15mg/L。

采用本发明的等深微孔曝气变速氧化沟（图1）对其进行改造，好氧区4和缺氧区3的容积比为1：2，缺氧区3的流速仍维持在0.3m/s，而好氧区4的流速减小为0.1m/s，推进器5由两个减少为1个。处理效果与改造前相同，达到了同时减少推进器数量和降低能耗的目的。

实施例2：

某污水处理厂设计采用二级微孔曝气氧化沟法处理城市污水，氧化沟容积为4000m³，好氧区4和缺氧区3的容积比为1：3，沟内好氧区和缺氧区的流速相同，均为0.3m/s，配置功率为10KW的推进器4个。进入氧化沟处理系统的城市污水COD浓度为200～300mg/L，总氮30～40mg/L。处理后出水的COD浓度为20～30mg/L，总氮10～15mg/L。

改为采用本发明的二级微孔曝气变速氧化沟（图3），好氧区4和缺氧区3的容积比仍为1：3，缺氧区3的流速仍维持在0.3m/s，而好氧区4的流速减小为0.15 m/s，推进器5由4个减少为2个。处理效果与改造前相同，达到了同时减少推进器数量和降低能耗的目的。