CN100443421C - 点补偿式线性曝气管 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于污水生物处理系统的点补偿式线性曝气管，是通过在塑料软管上错位设置曝气切口、微孔膜曝气头及少量曝气支管，使线曝气和点曝气产生协同作用，提供均匀及高效率的曝气以提高氧利用率、增强生物反应效率，同时辅以紊流曝气搅拌推动反应池底部的沉积污染物参与生物反应过程而进一步提高污染基质的降解率；本发明采用SiOx或ZnO纳米复合材料与一般聚烯烃材料共混挤出制备的塑料软管具有抗老化、抗菌蚀性能，线性曝气与其抗菌作用又提供抗堵塞、抗结膜性能，提高了本发明的使用性能和使用寿命；另外本发明安装简便、清洗维修方便。

Description

点补偿式线性曝气管
技术领域
本发明涉及一种用于污水生物处理中的曝气装置，尤其涉及一种点补偿式线性曝气管。
背景技术
曝气装置是污水生物处理系统中必不可少的重要组成部分，一些污水物化处理系统也采用曝气做为辅助手段。曝气系统中氧利用率的高低直接影响到污水生物处理效率的高低，也是曝气装置的一项重要指标。目前普遍采用穿孔及微孔曝气装置提供点曝气，曝气半径有限、存在曝气死角，故氧利用率低，其表面结膜及污染物沉积会形成堵塞而影响使用周期、甚至影响使用寿命。加拿大Nelson Environmental Inc.研制的ADS系统开创了线性曝气之先河，中国专利ZL0121347.4公布了一种与之相似的线形曝气装置。该类线性曝气管横水流方向安装，提供的线性曝气与水流十字交叉、借助水流推动力上下翻腾以提高氧利用率，且抗堵塞性能良好。该类线性曝气管适用于大容积、浅水位的氧化沟式污水生物处理系统，对深水位且具有填料的污水处理系统则显示不出相应的优势且安装密度也较高，也不能推动曝气池底部的沉积污染物上升参与生物反应。菌蚀与结膜堵塞产生的使用性能下降乃至使用寿命缩短也是曝气装置面临的问题之一，ADS系统是通过定期向曝气管中施放HCl气体灭菌来防止其菌蚀的，但HCl气体施放设备要求高及施放操作条件较为苛刻，中国专利ZL02214321.1公布了一种具有抗菌防菌功能的微孔曝气装置，但点曝气的不足以及金属管材的电化学腐蚀亦将影响其使用性能与寿命。
发明内容
本发明的目的是提供一种氧利用率高，抗堵塞、抗腐蚀性能良好、寿命长的点补偿式线性曝气管。
本发明的目的可以通过以下措施实现：
一种点补偿式线性曝气管，包括曝气管及设在曝气管上的微孔膜曝气头和曝气支管；所述曝气管上设曝气切口，且曝气切口、微孔膜曝气头及曝气支管在曝气管上的位置相互错开。
所述曝气切口平行设置在曝气管的上管面和两侧面；微孔膜曝气头错位设置在两行曝气切口之间；所述曝气支管错位设置在两侧面曝气切口的下部，且曝气切口、微孔膜曝气头和曝气支管的数量比为10∶6∶1。
所述曝气管为纳米复合塑料软管。
所述曝气管的管材由乙烯基SiOx或乙烯基ZnO纳米粒子与醋酸乙烯酯单体原位共聚复合制备。
所述曝气管的管材是由以下工艺步骤制备而成：
①乙烯基SiOx或乙烯基ZnO纳米粒子的合成：将纳米SiOx或纳米ZnO用20-30％的双氧水在室温搅拌处理2-3小时后过滤，依次用甲醇及无水乙醇清洗并过滤，将所得纳米粒子置于1.5-2.0倍体积的无水乙醇-甲苯混合溶剂中浸泡10-12小时，然后加入混合溶剂体积1/3-2/3的乙烯基-三乙氧基硅烷，于30-35℃下电磁搅拌反应1.0-1.5小时后再超声分散反应1.5-2.0小时，过滤，并将滤除液体后的固态物质置于无水乙醇中室温浸泡5-8天后，在30-35℃下真空干燥。
②乙烯基纳米粒子与醋酸乙烯酯单体原位共聚复合：将步骤①所得乙烯基SiOx或乙烯基ZnO纳米粒子与醋酸乙烯酯以4∶6重量比混合，并加入醋酸乙烯酯用量0.8-1％的过氧化二苯甲酰为引发剂进行原位共聚复合得纳米复合材料。
③纳米复合材料与聚烯烃材料共混挤出：将重量配比10-15％的乙烯基SiOx或乙烯基ZnO纳米复合材料与2-3％碳黑母料、55-65％低密度聚乙烯、15-20％线性低密度聚乙烯及5-7％高密度聚乙烯混合后，在螺杆挤出机上共混挤出成型，得点补偿式线性曝气管专用纳米复合塑料软管。
所述步骤①中无水乙醇-甲苯混合溶剂中无水乙醇与甲苯的体积比为1-1.5。
本发明与现有技术相比具有以下优点：
1、本发明在软塑料曝气管上设置的曝气切口提供线性曝气构成主流曝气、微孔膜曝气头提供的点式曝气构成补偿曝气，通过线曝气和点曝气的协同作用，提供均匀及高效率的曝气以提高氧利用率、增强生物反应效率，辅以紊流曝气搅拌推动反应池底部的沉积污染物参与生物反应过程而进一步提高污染基质的降解率；同时采用SiOx或ZnO纳米复合材料与一般聚烯烃材料共混挤出制备的塑料软管具有抗老化、抗菌蚀性能，线性曝气与其抗菌作用又提供抗堵塞、抗结膜性能。
2、本发明曝气管的材质属于软塑料，故曝气管可依反应池体结构方便地安装，如圆柱形反应器采用盘卷式安装于底部、矩形反应器则采用直线型安装于底部，其在反应器中的固定将通过一般水工固定套圈固定于预定位置或直接与输气管缝合完成。
3、本发明曝气管所用的塑料软管是用纳米复合材料与一般聚烯烃材料共混挤出制备，纳米粒子SiOx或ZnO的引入将既增强相应力学性能，又赋予曝气管抗老化及抗菌蚀性能，故此，本发明点补偿式线性曝气管具有良好的机械力学性能与抗结膜性能，使用性能稳定，使用寿命长。
4本发明曝气支管提供的紊流式补偿曝气将搅拌推动反应池底部的沉积污染物随水流上升参与生物反应、且便于清洗维修。
附图说明
图1为本发明的主视图
图2为图1的侧视图
图3为本发明在矩形反应器曝气管的安装示意图
图4为本发明在圆柱反应器曝气管的安装示意图
具体实施方式
参照图1、图2，一种点补偿式线性曝气管，是在纳米复合塑料曝气软管4上设置有曝气切口1、微孔膜曝气头2及曝气支管3。其中曝气切口1平行设置在曝气管4的上管面和两侧面；微孔膜曝气头2错位设置在两行曝气切口1之间；曝气支管3错位设置在两侧面曝气切口1的下部，且曝气切口1、微孔膜曝气头2和曝气支管3的数量比为10∶6∶1。曝气切口1是通过在纳米复合塑料软管预定位置用刀片切口完成，微孔膜曝气头和曝气支管从市场购得。
上述点补偿式线性曝气管所用的乙烯基SiOx纳米复合塑料软管由以下步骤制备而成：
①乙烯基SiOx纳米粒子的合成
将纳米SiOx用30％双氧水在室温搅拌处理3h后过滤，依次用甲醇及无水乙醇各洗三次并过滤，再将纳米粒子置于1.5倍体积的无水乙醇-甲苯混合溶剂(v∶v＝1)浸泡10-12小时，然后加入混合溶剂体积1/3的乙烯基-三乙氧基硅烷，于35℃下电磁搅拌反应1h后超声分散反应1.5h，过滤，并将滤除液体后的固态物质置于无水乙醇中室温浸泡一周，每天更换无水乙醇1次，30℃下真空干燥并用洁净干燥的具塞瓶于0-4℃储存。
②乙烯基纳米粒子与醋酸乙烯酯单体原位共聚复合
将步骤1所得乙烯基SiOx纳米粒子与醋酸乙烯酯按4∶6重量比计量，加入醋酸乙烯酯用量1％的过氧化二苯甲酰为引发剂进行原位共聚复合，按公知的自由基分散聚合方法完成原位共聚复合，得纳米复合材料。
③纳米复合材料与聚烯烃材料共混挤出
将重量配比10％SiOx纳米复合材料与3％碳黑母料、60％低密度聚乙烯、20％线性低密度聚乙烯及7％高密度聚乙烯混合后，在双螺杆挤出机或单螺杆挤出机上按公知的聚烯烃加工工艺共混挤出成型，得点补偿式线性曝气管专用纳米复合塑料软管。
乙烯基ZnO纳米复合塑料软管的制备工艺与乙烯基SiOx纳米复合塑料软管相同。
点补偿式线性曝气管可依反应池体结构方便地安装。圆柱形反应器以盘卷式安装于底部、并借助一般水工固定管箍5固定于预定位置(按附图4所示)。矩形反应器则按采用直线型安装于底部、并直接与输气管6缝合，其间可用一定数量的一般水工固定管箍固定5(按附图3所示)。

Claims (5)

1、一种点补偿式线性曝气管，包括曝气管(4)及设在曝气管(4)上的微孔膜曝气头(2)和曝气支管(3)，其特征在于：所述曝气管(4)上设曝气切口(1)，所述曝气切口(1)平行设置在曝气管(4)的上管面和两侧面；所述微孔膜曝气头(2)错位设置在两行曝气切口(1)之间；所述曝气支管(3)错位设置在两侧面曝气切口(1)的下部，且曝气切口(1)、微孔膜曝气头(2)和曝气支管(3)的数量比为10∶6∶1。
2、如权利要求1所述的点补偿式线性曝气管，其特征在于：所述曝气管(4)为纳米复合塑料软管。
3、如权利要求2所述的点补偿式线性曝气管，其特征在于：所述曝气管(4)的管材由乙烯基SiOx或乙烯基ZnO纳米粒子与醋酸乙烯酯单体原位共聚复合制备而成。
4、如权利要求3所述的点补偿式线性曝气管，其特征在于：所述曝气管(4)的管材是由以下工艺步骤制备而成：
①乙烯基SiOx或乙烯基ZnO纳米粒子的合成：将纳米SiOx或纳米ZnO用20-30％的双氧水在室温搅拌处理2-3小时后过滤，依次用甲醇及无水乙醇清洗并过滤，将所得纳米粒子置于1.5-2.0倍体积的无水乙醇-甲苯混合溶剂中浸泡10-12小时，然后加入混合溶剂体积1/3-2/3的乙烯基-三乙氧基硅烷，于30-35℃下电磁搅拌反应1.0-1.5小时后超声分散反应1.5-2.0小时，过滤，并将滤除液体后的固态物质置于无水乙醇中室温浸泡5-8天后，在30-35℃下真空干燥；
②乙烯基纳米粒子与醋酸乙烯酯单体原位共聚复合：将步骤1所得乙烯基SiOx或乙烯基ZnO纳米粒子与醋酸乙烯酯以4∶6重量比混合，并加入醋酸乙烯酯用量0.8-1％的过氧化二苯甲酰为引发剂进行原位共聚复合得纳米复合材料；
③纳米复合材料与聚烯烃材料共混挤出：将重量配比10-15％的乙烯基SiOx或乙烯基ZnO纳米复合材料与2-3％碳黑母料、55-65％低密度聚乙烯、15-20％线性低密度聚乙烯及5-7％高密度聚乙烯混合后，在螺杆挤出机上共混挤出成型，得点补偿式线性曝气管专用纳米复合塑料软管。
5、如权利要求4所述的点补偿式线性曝气管，其特征在于：所述步骤①中无水乙醇-甲苯混合溶剂中无水乙醇与甲苯的体积比为1-1.5。
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