CN101412569A - 曝气汲水技术 - Google Patents

Abstract

一种以曝气为驱动力的微扬程、大流量、低能耗提水技术，适合于需要获得低水头(一般在0.2～1m)的任何场所，同时具有增氧和促使有气味物质逸散功能。曝气汲水装置单元由水平导流筒、垂直曝气筒、滑动密封套、漂浮伸缩筒、环状漂浮体、微孔曝气盘、曝气盘安装管架、输气管和罗茨风机组成，安装在供水水体与受纳水体之间的堤埂上。启动罗茨风机时微孔曝气盘曝气，垂直曝气筒内的水柱因充满气泡而比重减轻，液面升高而溢出，在水平导流筒内形成补充水流，将供水水体内的水不断抽吸至受纳水体中，可在两个水体间建立起0.2m的水位差，并增氧2～3mg/L。可以根据工程需要，将若干曝气汲水装置单元并联、串联或并－串联安装，以获得需要的流量和提水高度。该项工程技术可用于驱使景观水体内部的水流循环、促使相邻水体之间的大流量交换、驱动旁路水循环系统的流转、湿地公园及水质净化工程内部低扬程提水－增氧等，具有简单可靠、耐污耐腐、经济实用等优势。

Description

曝气汲水技术

所属技术领域：

微扬程提水工程技术。本发明涉及一种以曝气为驱动力的微扬程、大流量、低能耗提水技术，适合于需要获得低水头(一般在0.2m至1m)的任何场所，同时具有增氧和促使有气味物质逸散功能。该项工程技术可用于驱使景观水体内部的水流循环、促使相邻水体之间的大流量交换、驱动旁路水循环系统的流转、湿地水质净化工程内部低扬程提水-增氧等。

背景技术：

轴流潜水电泵是一种通用的低扬程、高效率提水手段，扬程一般在3m以上，装机功率在10kw以上。以扬程3m、装机功率15kw的350QZ-50D型为例，提水电耗约0.02kwh/m³。这类水泵制造技术难度较大，造假昂贵，维护费用较高，并且只适用于清水，在污水或微污染水介质中更易锈蚀损坏。

2005年我们承担了滇池863课题“河口水质净化技术研究及工程示范”子课题，需要将严重污染的河水泵入相邻的池塘湿地内进行净化处理后再进入滇池，只需要0.1-0.2m的提水高度。如果采用市场上的轴流潜水电泵，需要10KW以上的装机和供电线路，需要建设泵站，还存在锈蚀损坏问题，建设费用和运行费用都比较高，势必造成经费和资源的浪费。针对这一需求，我们研发了曝气汲水技术，运行功率只有2KW。

发明内容：

本发明的目标在于：以曝气为动力，研发微扬程(0.2m至1m)、大流量、低能耗、适用于各种水质条件的曝气汲水技术，主要包括以下内容。

1.曝气汲水装置单元

一个曝气汲水装置单元由汲水筒和曝气系统两大部分组成，安装在介于供水水体(1)和受纳水体(2)之间的池埂(3)上(附图1)。

汲水筒由水平导流筒(4)、垂直曝气筒(5)、滑动密封套(6)、漂浮伸缩筒(7)及环状漂浮体(8)组成(附图1)。水平导流筒(4)和垂直曝气筒(5)均以外径300mm硬质塑料管为材焊接而成为一体，水平导流筒(4)穿过堤埂(3)，将供水水体(1)中的水引入垂直曝气筒(5)。漂浮伸缩筒(7)以内径300mm的硬质塑料管为材，插接在垂直曝气筒(5)顶部外侧，二者之间以滑动密封套(6)密封，水位涨落时漂浮伸缩筒(7)凭借自身重力和其顶部环状漂浮体(8)的浮力在垂直曝气筒(5)外上下滑动，保持漂浮伸缩筒(7)的上沿始终略高于受纳水体(2)的水面。

曝气系统由微孔曝气盘(9)、曝气盘安装管架(10)、输气管(11)和罗茨风机(12)组成。微孔曝气盘(9)采用特制盘式微孔曝气器，安装在以PE管制作的“口”形管架(10)上，管架顶端与输气管(11)连接，输气管另一端连接在罗茨风机(12)上。

开动罗茨风机(12)时，微孔曝气盘(9)开始曝气，垂直曝气筒(5)内水柱因充满气泡而比重下降；作用于水平导流筒(4)进水口的静水压使得垂直曝气筒(5)内水位上升，从漂浮伸缩筒(7)顶部溢出，水流方向(13)，实现从水平导流筒(4)进水口所在的供水水体(1)向垂直曝气筒(5)所在的受纳水体(2)泵水。

2.曝气汲水设施单元并联组合

在工程实践中，可以根据汲水流量需求，将若干个曝气汲水装置单元并列组合，形成较大的汲水能力(附图2)。各曝气汲水装置单元相对独立，利用一台罗茨风机(12)和输气主管(14)向所有曝气汲水装置单元供气。

3.曝气汲水设施单元并-串联组合

一级曝气汲水的有效扬程为0.20m，增氧幅度2～3mg/L。为了提高扬程或增氧效果，可以根据实际需求进行多级串联组合(附图3)，通过数个中间水池(15)逐级提高水位。

本发明巧妙利用在水体中曝气时所产生的上升力，将低扬程提水与曝气增氧相结合，主要有以下优点：

(1)低扬程、大流量、低能耗提水。在提水高度≤0.2m范围内，每个曝气汲水装置单元的提水流量≥100m³/h，提水电耗约为0.006kwh/m³，仅为低扬程轴流潜水电泵提水电耗的三分之一。

(2)在曝气汲水的同时，可提高水流中溶解氧含量2～3mg/L；对于极度缺氧的黑臭水体增氧效果尤为显著，还有驱散异味的功效。

(3)简单可靠、经济实用。在滨水地带松软地质条件下易于建设，建设和运行费用远低于一般泵站；接触水的部件全部为塑料或胶质，耐污防腐，适用于各类水质(咸水、污水)；罗茨风机技术成熟，易于维护保养；整体经久耐用，易于管理。

附图说明：

图1——曝气汲水装置单元结构示意图

图2——曝气汲水装置单元并联安装示意图

图3——曝气汲水装置单元并-串联安装示意图

图中：1.供水水体，2.受纳水体，3.堤埂，4.水平导流筒，5.垂直曝气筒，6.滑动密封套，7.漂浮伸缩筒，8.环状漂浮体，9.微孔曝气盘，10.曝气盘安装支架，11.输气管，12.罗茨风机，13.水流方向，14.输气主管，15.中间水池。

具体实施方式：

本发明按照以下步骤进行工程性应用：

1.曝气汲水装置的制作安装

(1)按照图1所示结构制作汲水筒各个部件。

(2)将水平导流筒(4)和垂直曝气筒(5)焊接成一体，直接安装在介于供水水体(1)和受纳水体

(2)之间的池埂(3)上。

(3)安装其它组件和曝气系统。

2.运行管理

(1)曝气汲水装置的启闭通过罗茨风机来控制，无需其它任何操作。

(2)对罗茨风机定期保养，其它部分无需保养。

应用举例：

本发明在云南省昆明滇池国家863课题“复合型湿地净化污染河水技术示范工程”中得以正式应用。该工程将3个曝气汲水装置单元并联安装，由一台功率2kw、输出压力30kPa的罗茨风机供气，提水高度0.1～0.2m，流量达到7000～10000m³/d，按照市场电价折算提水电费只有0.004元/m³。该示范工程已经过2周年的连续运行，曝气汲水装置从未发生过任何故障，证明本项技术是安全可靠的。

Claims (3)

1.通过曝气汲水方式实现低扬程、大流量、低能耗提水和增氧的技术思路。

2.由汲水筒和微孔曝气系统组成的主体结构。

3.汲水桶直立部分由直立曝气筒、滑动密封套、漂浮伸缩筒、环状漂浮体组成的插接式自动伸缩筒体，可始终保持漂浮伸缩筒顶部略高于所在水体水位，确保最大汲水流量并防止停机时倒流。

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