[发明专利]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

权利要求书

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；

所述的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(6)进入曝气室(5)，曝气机(13)运送的空气经过进气管(12)到达曝气件(11)并产生微气泡，污水与微气泡在空间有限的曝气室(5)内混合而使充氧，微气泡在曝气室(5)内相互碰撞、合并，气泡经由第一排气管(7)排出一部分，其余的气泡随污水由曝气室(5)上端半球形罩顶(5-1)的数圈小孔进入微氧反应器外壳(1)底部；所述的微氧反应器外壳(1)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(4)收集，并在细长导管(3)内部上升至细长导管(3)顶部，并由抛物型导流罩(2)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(4)，主反应管(103)内形成从中央到主反应管(103)四周的循环流；

三、监测：

通过溶解氧电极(15)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(14)动态调节曝气机(13)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；

所述的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(6)进入曝气室(5)，曝气机(13)运送的空气经过进气管(12)到达曝气件(11)并产生微气泡，污水与微气泡在空间有限的曝气室(5)内混合而使充氧，微气泡在曝气室(5)内相互碰撞、合并，气泡经由第一排气管(7)排出一部分，其余的气泡随污水由曝气室(5)上端半球形罩顶(5-1)的数圈小孔进入微氧反应器外壳(1)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(1)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(4)收集，并在细长导管(3)内部上升至细长导管(3)顶部，并由抛物型导流罩(2)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(4)，主反应管(103)内形成从中央到主反应管(103)四周的循环流，继续向上运动的气泡被第二锥形集气罩(114)收集，继续向上运动的泥水混合液经过第二锥形集气罩(114)和沉泥锥管(105)之间的缝隙流入溢流管(106)内进行沉淀，清水经U形排水管(107)排出，污泥沿着沉泥锥管(105)内壁重新回流至主反应管(103)内；

三、监测：

通过溶解氧电极(15)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(14)动态调节曝气机(13)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。