CN101367585A - 一种新型河道曝气器及其安装使用方法与应用 - Google Patents

一种新型河道曝气器及其安装使用方法与应用 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种新型河道曝气器，包括进气管、主连接管、配气主干管、可变微孔曝气器、配重块、指示调节杆，进气管一端与岸边固定件中的充氧泵的出气管连接，进气管另一端通过柔性接头与主连接管连接，两根配气主干管的各自一端分别通过一个三通接头同时与主连接管连接，两根配气主干管的各自另一端为盲端；两根配气主干管上分别均布开设有多个配气孔，多个可变微孔曝气器对应安装在多个配气孔上；两个配重块与两根配气主气管的盲端的下部分别相应固定连接；指示调节杆安装在所述主连接管上，指示调节杆的上端露出水面。本发明易于安装及检修，可较好地适应复杂的应用条件，解决充氧效率低、流态差、对河道底泥扰动较大及故障几率大等问题。

Description

一种新型河道曝气器及其安装使用方法与应用
技术领域
本发明涉及水污染控制技术领域，具体是指一种新型河道曝气器及其安装使用方法与应用。
背景技术
目前国内外己在使用或己试验的污染河道水体治理技术主要有调水、河道曝气复氧、生物修复、污染河水就地净化、底泥疏浚等。其中河道曝气复氧技术从20世纪60年代起就已被很多国家应用于河道治理。曝气复氧技术是根据水体受到污染后缺氧的特点，人工向水体中充入空气或氧气，加速水体复氧过程，以提高水体的溶解氧水平，恢复和增强水体中好氧微生物的活力，使水体中的污染物质得以净化，从而改善受污染水体的水质，进而恢复水体的生态系统。
河水中复氧的途径有：①大气中的氧通过气液界面的交换作用进入水中；②水生植物(藻类)的光合作用产氧；③人工造流曝气充氧，通过人工方法实现全水域曝气，能让富氧水与贫氧水进行迅速交换，使整个水体由死水变为富含氧气流动水，因而提高了河流的自净能力。在严重污染的河水中，单靠天然曝气作用，河水的自净过程非常缓慢。故需要采用人工曝气弥补天然曝气的不足。
英国泰晤士河1977年运行的充氧能力10t/d和1985年运行的30t/d的曝气复氧船，极大地改善了暴雨期间地面径流、污水处理厂排水和混合污水溢流等冲击负荷污染，提高了水体的溶解氧，河中鱼类因缺氧而窒息死亡的现象减少。美国为改善进A Chesapeake海湾的Hamewood运河的水质，1989年在河口处安装了人工曝气设备，曝气结果证明，即使很小的曝气器也能够使底层水温和溶解氧得到增加，并能够增加河道生物量。德国Berlin河上1994年运行的曝气复氧船，充氧能力5t/d，极大地保持了河流水体的水质和净化功能。1998年夏天，德国利用纯氧曝气船对Saar河进行曝气，以提高水体中的溶解氧含量，共运行24d，每天运行2～10h，总耗氧量10万m，结果表明：曝气器附近水体的溶解氧浓度升高至15mg/L，然后沿着河道逐渐下降，直到下游7km处降至零，在这段河道内水体的臭味被有效地去除，证明了技术的可行性。
我国从上世纪90年代开始逐步引进国外的污染河道水体治理技术及理念，并先后在北京、上海、苏州等地进行了一系列的试验与研究，1990年亚运会期间，在北京清河的一个长约4km的河段中，放置了8台15HP的曝气设备进行人工充氧，在08-26～09-29期间，基本消除了该段水体的臭味，BOD去除率约60％，曝气区的DO从0上升到5～7mg/L，邻近区域上升到4～5mg/L。1999年上海市采用多功能水质净化船曝气充氧加生物修复技术方案，一个月内使3.6km长、40m宽、4m深的河流消除了黑臭，并使水质主要指标保持在国家《地表水环境质量标准》(GB3838？002中)III枹衾嗨酱？年之久。国内福州白马支河选定加拿大Asinvironment公司提出的LivingMachine治理方案，系统经一个月的运行后，白马支河就基本消除了黑臭。近1年运行监测结果表明，该系统净化效果好，出水水质高。净化后平均水质溶解氧维持在4mg/L左右、COD22.6mg/L、BOD 56.5mg/L、NH3-N 1.0mg/L、TN 1.6mg/L、TP 0.12mg/L，达到景观用水的水质目标。
河水复氧的整个净化过程及机理可简单地概括为污水进入这种净化系统后，在人工曝气的作用下，大部分污染物特别是有机物被好氧微生物降解，也有一小部分被水生动植物吸收和代谢加以利用。生物降解的最终产物及一些无机化合物作为碳源、氮源、磷源和其它矿质元素在太阳能供应的最初能量下，通过食物链网生态系统参与新陈代谢过程，并从低营养级往高营养级逐级转化，最后变成水生植物、鱼和底栖动物等必需的基础营养物，达到污水净化与资源相结合的目的。国内外的实际运行经验表明在河道中进行充氧不但能改善水体黑臭状况，而且能使上层底泥中还原性物质得到氧化或降解。曝气在河底沉积物表层形成了一个以兼性菌为主的环境，并使沉积物表层具备了好氧菌群生长刺激的潜能，从而能够在较短的时间内降低水体中有机污染物，提高水体溶解氧的浓度，增强水体的自净作用，改善水环境。近年来，曝气复氧技术作为一种河流污染治理技术，在很多国家被优先采用。它与其他传统的治理技术相比，具有占地面积小、设备投资少、运行简单、处理水量大，无二次污染等优点。曝气复氧的充氧效率与效果离不开曝气器，高效的曝气器及曝气复氧方式的选定和研制已经成为当前曝气复氧技术的重要研究方向之一。评价曝气器及曝气复氧方式的重要依据是充氧效率，这与许多因素有关，研究者对影响充氧效率的主要因素进行了相应的研究，其中曝气器的种类和布置方式是影响充氧效率的一项不可忽视的因素，它将直接影响氧的利用率，此外，曝气扩散器的形状和性能不仅影响充氧效率，同时还依托于运行的环境；对于湖泊、河流等的水环境修复及水污染防治，曝气器的安装方便性和适应性也是一个重要的课题。
综上所述，现有的同类技术由于应用场合，材料选择，产品设计及主要市场考虑等多方面的因素导致河道大多数曝气系统在应用于水污染控制工程领域时还存在一些问题和不足，概括起来主要有两个方面：①产品整体结构设计不合理，对复杂的应用条件考虑欠佳导致安装检修困难；②产品关键部件曝气扩散器的设计不合理，不能很好的适应实际应用环境，应用时充氧效率低，流态差，对河道底泥扰动较大，且故障几率大。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点与不足，提出一种新型河道曝气器，其可较好地适应复杂的应用条件，解决充氧效率低、流态差、对河道底泥扰动较大及故障几率大等问题，而且本新型河道曝气器易于安装及检修。
本发明的另一目的在于提供上述新型河道曝气器的安装使用方法。
本发明的再一目的还在于提供上述新型河道曝气器的应用。
本发明的目的通过下述技术方案实现：本新型河道曝气器，其包括进气管、主连接管、配气主干管、可变微孔曝气器、配重块、指示调节杆，所述进气管一端与岸边固定件中的充氧泵的出气管连接，所述进气管另一端通过柔性接头与主连接管连接，两根所述配气主干管的各自一端分别通过一个三通接头同时与所述主连接管连接，两根所述配气主干管的各自另一端为盲端；所述两根配气主干管上分别均布开设有多个配气孔，多个所述可变微孔曝气器对应安装在所述多个配气孔上；两个配重块与两根所述配气主气管的盲端的下部分别相应固定连接；所述指示调节杆安装在所述主连接管上，指示调节杆的上端露出水面。
为更好地实现本发明，所述可变微孔曝气器为顺流平板式曝气器，其技术参数为：供气量4～8NM3/h；充氧效率40％(5M水深)；水头损失0.3M。
单套所述新型河道曝气器中所述可变微孔曝气器的个数为4～6个，具体根据水体的水质及流速、温度确定。
单套所述新型河道曝气器的技术参数为：供气量24～50NM3/h；充氧效率40％(5M水深)；水头损失0.3M。
所述配重块与所述配气主气管的盲端的固定连接采用螺栓连接，即所述配气主气管的盲端下部设有两根长螺栓，所述配重块两侧对称设置有支耳，长螺栓穿过支耳上的螺栓通孔并通过螺母与配重块螺栓连接。
所述配重块为预制水泥配重块；所述指示调节杆为不锈钢。
所述充氧泵为空气泵或氧气泵。
上述新型河道曝气器的安装使用方法，是采用移动式安装，其具体包括以下步骤：
(1)采用水泥预制的方式制作二个配重块；
(2)将本新型河道曝气器的各个部件进行组装，其部件包括进气管、主连接管、配气主干管、可变微孔曝气器、配重块、指示调节杆，两根所述配气主干管的各自一端分别通过一个三通接头同时与所述主连接管连接，多个可变微孔曝气器对应安装在两根配气主干管上分别均布开设的多个配气孔上；将两个配重块与两根所述配气主气管的盲端分别相应固定连接；所述指示调节杆安装在所述主连接管上；
(3)将上述构件顺着水流方向沉入水底，并使指示调节杆的上端露出水面；
(4)所述进气管另一端通过柔性接头与主连接管连接；
(5)将进气管一端与岸边固定件中的充氧泵的出气管连接(防止整件移动，影响曝气效果)；
(6)启动充氧泵，向本新型河道曝气器充氧，对水体进行曝气复氧，从而完成本新型河道曝气器的安装使用。
为更好地实现本发明，步骤(1)中所述配重块的重量根据水体的水流速度大小确定；步骤(2)中所述配重块安装高度按水体底部积泥深度确定。
上述新型河道曝气器，可直接应用到一些水污染控制工程，如被污染河道治理、黑臭水域治理、水环境生态修复等场合。应用时，在曝气区顺着水流方向按所述新型河道曝气器的安装使用方法安装一套或并列安装一套以上所述新型河道曝气器。
本发明采用独特的曝气器设计达到强化河道水质净化的目的。针对目前产品存在的缺点，本发明进行了多方面的改进，相对现有技术，本发明具有如下优点和有益效果：
(1)通过优化结构设计和安装方法提高曝气器整体的灵活性，大大提高了产品对复杂的实际应用环境的适应能力，易于后期的检修；
(2)曝气扩散器采用顺流平板式设计，流态好，对河道底泥扰动较小；故障几率小；布置紧凑；构造相对简单；压力损失较小，充氧效率高。
(3)运行和管理费用相对较低。
附图说明
图1是本新型河道曝气器的结构示意图。
图2是本新型河道曝气器的安装使用示意图。
具体实施方式
下面结合实施例及附图，对本发明作进一步地详细说明，但本发明的实施方式不限于此。
实施例
如图1、2所示，本新型河道曝气器，其包括进气管1、主连接管2(DN100)、配气主干管3、可变微孔曝气器4、配重块5、指示调节杆6，所述进气管1一端与岸边固定件7中的充氧泵的出气管连接，所述进气管1另一端通过柔性接头8(DN100的45°弯头8-1、DN100软管8-2)与主连接管2连接，两根所述配气主干管3的各自一端分别通过一个三通接头9同时与所述主连接管2连接，两根所述配气主干管3的各自另一端为盲端；所述两根配气主干管3上分别均布开设有6个配气孔，6个所述可变微孔曝气器4对应安装在所述6个配气孔上；两个配重块5与两根所述配气主气管3的盲端3-1的下部分别相应固定连接；所述指示调节杆6安装在所述主连接管2上，指示调节杆6的上端露出水面。
其中，所述可变微孔曝气器4为顺流平板式曝气器，其技术参数为：供气量4～8NM3/h；充氧效率40％(5M水深)；水头损失0.3M。
单套所述新型河道曝气器中所述可变微孔曝气器4的个数为4～6个，具体根据水体的水质及流速、温度确定，本实施例采用6个可变微孔曝气器4。
单套所述新型河道曝气器的技术参数为：供气量24～50NM3/h；充氧效率40％(5M水深)；水头损失0.3M。
所述配重块5与所述配气主气管3的盲端3-1的固定连接采用螺栓连接，即所述配气主气管3的盲端3-1下部设有两根长螺栓3-2，所述配重块5两侧对称设置有支耳5-1，长螺栓穿过支耳5-1上的螺栓通孔并通过螺母33与配重块5螺栓连接。通过此螺栓连接结构，可以调整配重块5的高度。
所述配重块5为预制水泥配重块；所述指示调节杆6为不锈钢。
所述充氧泵为空气泵或氧气泵。
单套新型河道曝气器的安装使用方法，是采用移动式安装，其具体包括以下步骤：
(1)采用水泥预制的方式制作二个配重块5；所述配重块5的重量根据水体的水流速度大小确定；
(2)如图1所示，将本新型河道曝气器的各个部件进行组装，其部件包括进气管1、主连接管2(DN100)、配气主干管3、可变微孔曝气器4、配重块5、指示调节杆6，两根所述配气主干管3的各自一端分别通过一个三通接头9同时与所述主连接管2连接，多个可变微孔曝气器4对应安装在两根配气主干管3上分别均布开设的6个配气孔上；将两个配重块5与两根所述配气主气管3的盲端3-1分别相应固定连接，所述配重块5安装高度按水体底部积泥深度确定，并通过所述螺栓连接结构调整进行调整；所述指示调节杆6安装在所述主连接管2上；
(3)将上述构件顺着水流方向沉入水底，并使指示调节杆6的上端露出水面150mm；
(4)所述进气管1另一端通过柔性接头8(DN100的45°弯头8-1、DN100软管8-2)与主连接管2连接；
(5)如图2所示，将进气管1一端与岸边固定件7中的充氧泵的出气管连接；同时，还可以通过在岸边设置支撑件10来加强进气管的固定；
(6)启动充氧泵，向本新型河道曝气器充氧，对水体进行曝气复氧，从而完成本新型河道曝气器的安装使用。
上述新型河道曝气器，可直接应用到一些水污染控制工程，如被污染河道治理、黑臭水域治理、水环境生态修复等场合。
本发明的具体实施例是在云南昆明大清河实际应用环境中进行的，在河道中设置曝气区和非曝气区对照区(简称对照区)两组对比试验，来测定新型曝气器对水质的净化效果。为了保证曝气区和对照区的实验条件基本一致，并考虑到河道水体流态的具体情况。我们将对照区设在曝气区的上游。
具体试验过程是在曝气区顺着水流方向安装8套曝气器，在试验期间连续运行，同时定期对曝气区和对照区采样分析。实验结果如表1。
表1应用新型曝气器处理污染河道水体的实验结果单位：毫克/升
Figure A200810303280D00091
上述结果是在基本相同的操作条件下，运行15天后(第一批)和17天后(第二批)的水处理结果，结果表明，本新型曝气器系统有良好的水质净化效果，对COD、NH3-N、TN、TP均有良好的去除率。水体中DO(溶解氧)水平有极显著的提高，曝气区水体的DO分别由0.1mg/L升高至5.72mg/L和由0.04mg/L升高至7.20mg/L。
如上所述，便可较好地实现本发明，上述实施例仅为本发明的较佳实施例，并非用来限定本发明的实施范围；即凡依本发明内容所作的均等变化与修饰，都为本发明权利要求所要求保护的范围所涵盖。

Claims (10)

1.一种新型河道曝气器，其特征在于：包括进气管、主连接管、配气主干管、可变微孔曝气器、配重块、指示调节杆，所述进气管一端与岸边固定件中的充氧泵的出气管连接，所述进气管另一端通过柔性接头与主连接管连接，两根所述配气主干管的各自一端分别通过一个三通接头同时与所述主连接管连接，两根所述配气主干管的各自另一端为盲端；所述两根配气主干管上分别均布开设有多个配气孔，多个所述可变微孔曝气器对应安装在所述多个配气孔上；两个配重块与两根所述配气主气管的盲端的下部分别相应固定连接；所述指示调节杆安装在所述主连接管上，指示调节杆的上端露出水面。
2.根据权利要求1所述一种新型河道曝气器，其特征在于：所述可变微孔曝气器为顺流平板式曝气器，其技术参数为：供气量4～8NM3/h；5M水深时充氧效率40％；水头损失0.3M。
3.根据权利要求1所述一种新型河道曝气器，其特征在于：单套所述新型河道曝气器中所述可变微孔曝气器的个数为4～6个，具体根据水体的水质及流速、温度确定。
4.根据权利要求3所述一种新型河道曝气器，其特征在于：单套所述新型河道曝气器的技术参数为：供气量24～50NM3/h；5M水深时充氧效率40％；水头损失0.3M。
5.根据权利要求1所述一种新型河道曝气器，其特征在于：所述配重块与所述配气主气管的盲端的固定连接采用螺栓连接，即所述配气主气管的盲端下部设有两根长螺栓，所述配重块两侧对称设置有支耳，长螺栓穿过支耳上的螺栓通孔并通过螺母与配重块螺栓连接。
6.根据权利要求1所述一种新型河道曝气器，其特征在于：所述配重块为预制水泥配重块；所述指示调节杆为不锈钢。
7.权利要求1—6任一项所述一种新型河道曝气器的安装使用方法，是采用移动式安装，其特征在于包括以下步骤：
(1)采用水泥预制的方式制作二个配重块；
(2)将本新型河道曝气器的各个部件进行组装，其部件包括进气管、主连接管、配气主干管、可变微孔曝气器、配重块、指示调节杆，两根所述配气主干管的各自一端分别通过一个三通接头同时与所述主连接管连接，多个可变微孔曝气器对应安装在两根配气主干管上分别均布开设的多个配气孔上；将两个配重块与两根所述配气主气管的盲端分别相应固定连接；所述指示调节杆安装在所述主连接管上；
(3)将上述构件顺着水流方向沉入水底，并使指示调节杆的上端露出水面；
(4)所述进气管另一端通过柔性接头与主连接管连接；
(5)将进气管一端与岸边固定件中的充氧泵的出气管连接；
(6)启动充氧泵，向本新型河道曝气器充氧，对水体进行曝气复氧，从而完成本新型河道曝气器的安装使用。
8.根据权利要求7所述一种新型河道曝气器的安装使用方法，其特征在于：步骤(1)中所述配重块的重量根据水体的水流速度大小确定；步骤(2)中所述配重块安装高度按水体底部积泥深度确定。
9.权利要求1—6任一项所述一种新型河道曝气器的应用，其特征在于：直接应用到水污染控制工程，所述水污染控制工程包括被污染河道治理、黑臭水域治理、水环境生态修复。
10.根据权利要求9所述一种新型河道曝气器的应用，其特征在于：在曝气区顺着水流方向安装使用一套或并列安装使用一套以上所述新型河道曝气器。
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