压力曝气生物反应器结构设计.pdf

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1、690化工机械2010钲压力曝气生物反应器结构设计陈立波+(吉林化工学院)苏显峰(吉化集团农药化工有限责任公司)闫广平(吉林化工学院)摘要对压力曝气生物反应器的结构进行了设计——反应器采用塔式结构，高径比为3：l，内设环流循环导流筒，采用膜片式微孔曝气器，并对反应器的附件、自动稳定系统和外围设施进行了优化。关键词生物反应器压力曝气设计中图分类号TQ052．5文献标识码A文章编号0254-6094(2010)06-0690-04压力曝气生物反应器采用压力曝气提高反应器中混合液的溶解氧，进而提高活性污泥微生物的活性，加快微生物降解废水中有机物的速度，提高反应器的

2、溶解负荷率，减少设备造价。反应器中废水的混合形式采用完全混合式，污水与回流的活性污泥微生物进入反应器后，立即与设备内微生物充分混合，减小污水在水质、水量方面的变化对活性污泥产生的影响，提高设备抗负荷冲击能力，适用于中等浓度有机废水的好氧生物处理⋯。反应器结构直接影响反应器内部微生物的活性、沉降性能及降解有机物的速度，同时也是该处理系统是否稳定运行的关键。笔者结合实际污水处理工程，对压力曝气生物反应器结构及附属设备进行了优化研究。1反应器结构1．1结构形式压力容器多为球形及柱形(塔式)。在高压条件下，从材料抗拉方面球形容器优与柱形容器，但柱形结构具有的优点是占

3、地面积小；曝气器、导流筒及液位计等安装方便，易于维修；制造方便，造价低。由于压力曝气生物反应器属低压容器，柱形容器完全可以满足其压力需求，同时考虑上述原因，本反应器采用柱形(塔式)结构¨1。1．2主要结构尺寸在反应器容积一定情况下，尽量减小反应器材料(钢板)厚度，可减轻设备重量和造价。在反应器容积一定时(设为100m3)，取不同的H／D值，设计压力为0．35MPa，材料为碳素热轧钢板Q235A。查《锅炉压力容器法规标准》，[盯]‘=113blPa，取腐蚀裕度C：=2．5mm，焊缝系数妒=0．8(单面焊接，局部无损探伤)，计算相应的设备设计厚度，列于表1中¨1

4、。表1不同H／D值下设备设计参数由表1可知，在反应器容积相同情况下，设备的直径越大，壁厚越大。在H／D=3时，设备的总重量最小，并且设备的比例较合理。因此，设计时，取H／D值在3左右，使设备重量最小。1．3内部附件设置1．3．1进水管位置设置在反应器底部封头进水管(图1中4位·陈立波，男，1965年12月生，教授。吉林省吉林市，132022。第37卷第6期化工机械69l置)，可利用进水的冲击力将反应器中沉淀的污泥重新冲刷起来，返回反应器中，同时距污泥回流管较近，可使污水与污泥尽快接触，达到充分混合的目的。图1反应器管口位置示意图1．3．2出水管位置出水管位置

5、应尽量远离进水管及曝气管，防止反应器中水流发生短流，影响处理效果。同时，也应距液面有一定距离，防止液面起伏时，曝气空气进入出水管，降低反应器曝气压力。经过试验，出水口设在反应器筒体上半部为最适宜位置(图1中6、7位置)。1．3．3污泥回流管位置污泥回流管口位置应尽量接近进水管，以便回流污泥与污水尽早接触，充分混合。同时，要尽量远离出水口，防止发生短流，影响反应器的处理效果。经试验研究，污泥回流管设在反应器底部封头处为最佳位置(图l中5位置)。1．3．4导流筒、导流板采用环流反应器循环结构，循环动力来自曝气器的压缩空气，曝气器既向反应器内提供微生物降解有机物所

6、需要的氧气，又为气升提供动力。反应器中导流筒、导流板的位置如图2所示，导流筒的最佳结构尺寸D。／D=0．4(D。为导流简直径、D为反应器直径)、长度为5D。。图2导流筒、导流板位置示意图1．3．5微孔曝气器微孑L曝气器具有较好的氧传递效率，本反应器采用橡胶膜微孔曝气器，该曝气器安装在导流筒外侧，位置距导流筒底部边缘为0．5m左右为最佳(图3)。图3空气扩散器、人孔位置示意图∞个均布692化工机械2010缸1．3．6安全阀安全阀在系统中起安全保护作用。当反应器中压力超过规定值时，安全阀打开，将其中的一部分气体排入大气，使反应器压力不超过允许值，从而保证反应器不

7、因压力过高而发生事故。该生物反应器采用直动式安全阀，装于其封头顶部。1．3．7液位计液位计是指示反应器中混合液的液位，防止液位过高，使混合液通过反应器尾气管流出；同时防止因液位过低(低于导流筒上边缘)使导流筒的作用失效，且降低反应器的有效容积。该生物反应器采用磁翻柱液位计，安装于其筒体外设计液位处。1．3．8人孔压力曝气生物反应器内部安装有微孔曝气器，为及时修补破损的曝气器，在反应器筒体侧面上开设人孔，便于人员进入反应器检修作用。另外，人孔位置要尽量接近曝气装置(图3)。1．3．9设备防腐压力曝气生物反应器采用Q235碳钢制造，采用涂刷环氧树脂进行防腐。2自

8、动稳定系统2．1液位稳定系统压力曝气生物反应器利用浮