压力曝气生物反应器结构设计VIP免费

压力曝气生物反应器结构设计陈立波3苏显峰闫广平(吉林化工学院)(吉化集团农药化工有限责任公司)(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∶1,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TQ05215文献标识码A文章编号025426094(2010)0620690204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[1]。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[2]。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》,[σ]t=113MPa,取腐蚀裕度C2=2.5mm,焊缝系数φ=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[3]。表1不同H/D值下设备设计参数设计参数H/D12345Di/mm50323994341931702943设计直径/mm50004000350032003000圆筒高度/mm50327988102571268014715圆筒设计高度/mm51008000100001250015000圆筒计算厚度/mm9.767.756.636.155.71封头计算厚度/mm9.757.746.636.145.70腐蚀裕度/mm2.502.502.502.502.50设计厚度/mm12.2510.249.138.648.20设计厚度取值/mm12.510.59.59.08.5设备重量/t12.0610.529.7310.0710.41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096化工机械2010年3陈立波,男,1965年12月生,教授。吉林省吉林市,132022。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1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De/D=0.4(De为导流筒直径、D为反应器直径)、长度为5De。图2导流筒、导流板位置示意图1.3.5微孔曝气器微孔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196第37卷第6期化工机械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...