CN101767887A - 一种多功能高效曝气器及其使用方法 - Google Patents

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章北平
冯振鹏
黄晓辉
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Abstract

本发明提供了一种多功能高效曝气器及其使用方法，曝气时，启动电机，在电机的带动下空心轴、消泡桨、吸气涡轮和搅拌叶轮旋转，当吸气涡轮的转速达到临界转速时，空气由空心轴上端的气孔吸入，并由涡轮上的小孔喷出，同时涡轮附近的剪力和动压变动的力使大气泡分散成细小的微气泡；消泡浆将大的气泡切碎，同时由于搅拌叶轮的作用形成轴向流使液面不断更新，将表面的泡沫带入池底，搅拌叶轮起到混合搅拌的作用，使气泡均匀地分散在反应器内，同时使污泥呈悬浮状态，实现了气-固-液三相充分接触。本发明提供的曝气方法，氧的传质速率高，充氧效果好，适应环境能力强。

Description

一种多功能高效曝气器及其使用方法
技术领域
本发明涉及一种污水处理设备及其方法，特别是一种多功能高效曝气器及其使用方法。
背景技术
目前，公知的曝气方法主要有鼓风曝气和机械曝气。鼓风曝气系统由鼓风机、曝气器和一系列连通的管线组成。鼓风机将空气通过一系列管道输送到安装在池底部的曝气器，通过曝气器，使空气形成不同尺寸的气泡。气泡在曝气器出口形成，尺寸则取决于空气扩散装置的形式，气泡经过上升和随水环流动，最后在液面处破裂，这一过程产生氧向污水中转移的作用。鼓风系统的曝气器主要分为微气泡、中气泡、大气泡等类型。
微孔曝气器的有多种形式，目前较为常用的有两种：一种是由粗瓷或刚玉等烧结而成的普通曝气器，它的主要特点是能产生微小的气泡，气泡直径约0.1～0.2mm，气、液接触面积大，氧利用率高，一般可达到20～25％；其缺点是气压损失较大，易堵塞，送入的空气需经过滤处理，易损坏，一旦损坏，氧利用率就开始快速下降。另一种是膜片微孔曝气器，这种曝气器表面有膜片，在膜片上用激光等方法打出均匀分布的孔眼。曝气时，空气通过管壁上的通气孔进入膜片与管壁之间，在压缩空气的作用下，使膜片微微鼓起，孔眼张开，达到布气扩散的目的。停止供气，气压消失后，膜片本身在弹性作用下使孔眼自动闭合，由于水压的作用，膜片压实在管壁上。因此，污水不会倒流而堵塞孔眼。但由于这种膜片的开孔直径直接影响到氧的利用率，因此，开孔直径应适当。开孔直径过大，氧的利用率较低，开孔直径过小，氧利用率高，但阻力增大，橡胶膜片对材质的要求高。
中气泡和大气泡曝气器，虽然不易堵塞，但氧利用率低，目前已应用不多。由于鼓风曝气需要利用鼓风机，因此存在噪声大的问题，同时在水下的布气管路系统容易腐蚀。
机械曝气，主要包括表面曝气和射流曝气等形式，表面曝气利用叶轮将水溅起，使其在空气中自然复氧，由于其原理是将表层水充分复氧，此种形式不适用于水深较大的情况。射流曝气，利用高速水流通过喉管产生的负压，将空气吸入，混合后喷出，此种形式容易形成曝气死区。
发明内容
发明目的：针对现有技术的不足，本发明提供了一种多功能高效曝气器及其使用方法。
技术方案：本发明公开了一种多功能高效曝气器及其使用方法。
本发明公开的多功能高效曝气器，包括电机、变频器、减速机、固定架、气孔、消泡桨、吸气涡轮、一组搅拌叶轮、限位装置和空心轴，所述空心轴通过固定架和限位装置竖直固定，空心轴上端从上往下依次设有和空心轴同轴的电机和减速机，变频器设在固定架上，空心轴从上往下依次设有气孔、消泡桨、吸气涡轮和搅拌叶轮，气孔设在固定架与水面之间；消泡桨设在水面上方略浸于水中；吸气涡轮设在水面下方100-200cm处；搅拌叶轮根据不同的水深和池型可选择一个或多个的搅拌叶轮。
本发明公开的多功能高效曝气器的使用方法主要利用了文丘原理，高速流动的液体使吸气涡轮内部形成负压，将空气从外部吸入。使用时，启动电机，带动空心轴及轴上的叶轮旋转，当吸气涡轮达到临界转速200-450r/min时，吸气涡轮附近产生足够大的负压，将空气由空心轴上的气孔大量吸入，经由空心轴，从吸气涡轮间的出气孔喷出，在吸气涡轮附近的剪力和动压变动力的作用下，产生非常细小微气泡，大大增加了气泡的比表面积。消泡桨可将水面的泡沫切碎，池内循环的升流和降流使液面不断更新，将液面的泡沫带入池底，泡沫被带动使气泡表面的局部厚度产生变化，同时水流使泡沫表面压力不均，从而导致泡沫的破裂，达到消泡的目的。吸气涡轮下方有一层或多层搅拌叶轮，数量视水深和服务面积而定，其作用一是产生轴向流，将上层吸气涡轮产生的气泡带入池底，垂直向下的水流，再碰到池底后反射，沿池壁上升，使水流以降流与升流的形式在池内循环，避免产生死角，同时使气泡均匀分布于池内；其作用二是下层的搅拌叶轮可将池底污泥带起，使污泥呈悬浮状态，气、液、固三相充分接触，增大了氧气的传质速率和利用率，从而实现充分曝气。
利用变频器降低轴的转速，当转速小于临界转速时，吸气涡轮不具有吸气功能，搅拌叶轮功能不变，即实现了曝气模式到搅拌模式的转变。而且可根据服务面积使用一台或多台曝气器。
由于目前污水处理脱氮除磷的需要，需要污水处理工艺在好氧缺氧厌氧模式之间切换，此时可通过变频器调节电机转速，实现曝气与搅拌模式间的自由切换，这样，不用额外增加设备，就可以营造好氧、缺氧和厌氧的环境，实现污水的脱氮除磷。
有益效果：本发明提供的一种多功能高效曝气器及其使用方法，可兼顾曝气和搅拌的功能，可以方便污水处理工艺实现好氧、缺氧和厌氧条件的自由切换；氧的传质速率高，充氧效果好；无需鼓风机和配套的管路系统，使总设备的造价大大降低，无噪音；而且适用于各种水深的环境，适应能力强；同时具有独特的消泡功能，可以消除曝气池表面的气泡；产生里良好的社会效益和经济效益。
附图说明
附图1为本发明中的曝气器结构示意图；
附图2为本发明的工作示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步的解释。
本发明公开了一种多功能高效曝气器，包括电机1、变频器3、减速机2、固定架4、气孔5、消泡桨6、吸气涡轮7、一组搅拌叶轮8、限位装置9和空心轴10，所述空心轴10通过固定架4和限位装置9竖直固定，空心轴10上端从上往下依次设有和空心轴10同轴的电机1和减速机2，变频器3设在固定架4上，空心轴10从上往下依次设有气孔5、消泡桨6、吸气涡轮7和搅拌叶轮8，气孔5设在固定架4与水面之间；消泡桨6设在水面上方，桨叶略浸于水中；吸气涡轮7设在水面下方100-200cm处；搅拌叶轮8根据不同的水深和池型可选择一个或多个的搅拌叶轮。
实施例1：需曝气时，启动电机1，带动空心轴10及轴上的叶轮旋转，当吸气涡轮7达到临界转速(200-450r/min)时，吸气涡轮7附近产生足够大的负压，将空气由空心轴10上的气孔5大量吸入，经由空心轴10，从吸气涡轮7间的出气孔喷出，在吸气涡轮7附近的剪力和动压变动力的作用下，产生非常细小微气泡，大大增加了气泡的比表面积。消泡桨6可将水面的泡沫切碎，池内循环的升流和降流使液面不断更新，将液面的泡沫带入池底，泡沫被带动使气泡表面的局部厚度产生变化，同时水流使泡沫表面压力不均，从而导致泡沫的破裂，达到消泡的目的。吸气涡轮7下方有一层或多层搅拌叶轮8，数量视水深和服务面积而定，其作用是产生轴向流，将上层吸气涡轮7产生的气泡带入池底，垂直向下的水流，再碰到池底后反射，沿池壁上升，使水流以降流与升流的形式在池内循环，避免产生死角，同时使气泡均匀分布于池内；同时下层的搅拌叶轮8可将池底污泥带起，使污泥呈悬浮状态，气、液、固三相充分接触，增大了氧气的传质速率和利用率，从而实现充分曝气。
实施例2：当需要对污水进行脱氮除磷时，需要污水处理工艺在好氧缺氧厌氧模式之间切换。启动电机1，带动空心轴10及轴上的叶轮旋转，当吸气涡轮7达到临界转速(200-450r/min)时，吸气涡轮7附近产生足够大的负压，将空气由空心轴10上的气孔5大量吸入，经由空心轴10，从吸气涡轮7间的出气孔喷出，在吸气涡轮7附近的剪力和动压变动力的作用下，产生非常细小微气泡，大大增加了气泡的比表面积。消泡桨6可将水面的泡沫切碎，池内循环的升流和降流使液面不断更新，将液面的泡沫带入池底，泡沫被带动使气泡表面的局部厚度产生变化，同时水流使泡沫表面压力不均，从而导致泡沫的破裂，达到消泡的目的。吸气涡轮7下方有一层或多层搅拌叶轮8，数量视水深和服务面积而定，其作用是产生轴向流，将上层吸气涡轮7产生的气泡带入池底，垂直向下的水流，再碰到池底后反射，沿池壁上升，使水流以降流与升流的形式在池内循环，避免产生死角，同时使气泡均匀分布于池内；同时下层的搅拌叶轮8可将池底污泥带起，使污泥呈悬浮状态，气、液、固三相充分接触，增大了氧气的传质速率和利用率，此时处理水中为好氧环境。利用变频器3调节转速，当转速小于临界转速(200-450r/min)时，吸气涡轮7周边的负压不足以将外界的空气吸入，因此，此时吸气涡轮7不具有吸气功能，但搅拌叶轮8仍然具有足够的转速产生轴向流，达到固、液充分混合的目的，实现搅拌的功能，同时消泡桨6正常运转，仍然具有消泡的功能，在曝气器由曝气模式切换为搅拌模式的初期，由于此时水中还存在一定浓度的溶解氧，此时，处理水中为缺氧环境。当溶解氧逐渐消耗殆尽，池内为厌氧环境。因此通过变频器3的控制，能够在好氧缺氧厌氧模式之间切换，这样就满足了污水脱氮除磷所需的三种环境。
本发明提供了一种曝气方法的思路及方法，具体实现该技术方案的方法和途径很多，以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围，本实施例中未明确的各组成部分均可用现有技术加以实现。

Claims (3)

1.一种多功能高效曝气器，其特征是，包括电机(1)、变频器(3)、减速机(2)、固定架(4)、气孔(5)、消泡桨(6)、吸气涡轮(7)、一组搅拌叶轮(8)、限位装置(9)和空心轴(10)，所述空心轴(10)通过固定架(4)和限位装置(9)竖直固定，空心轴(10)上端从上往下依次设有与空心轴(10)同轴的电机(1)和减速机(2)，变频器(3)设在固定架(4)上，空心轴(10)从上往下依次设有气孔(5)、消泡桨(6)、吸气涡轮(7)和搅拌叶轮(8)。
2.根据权利要求1所述的多功能高效曝气器，其特征是，所述的搅拌叶轮(8)根据池深来选择一个或多个搅拌叶轮(8)。
3.一种多功能高效曝气器的使用方法，其特征是，曝气时，启动电机(1)，在电机(1)的带动下空心轴(10)、消泡桨(6)、吸气涡轮(7)和搅拌叶轮(8)旋转，当吸气涡轮(7)的转速达到临界转速200-450r/min时，吸气涡轮(7)附近形成负压，空气由空心轴(10)上端的气孔(5)吸入，并由吸气涡轮(7)上的小孔喷出，同时吸气涡轮(7)附近的剪力和动压变动的力使大气泡分散成细小的微气泡；消泡浆(6)将大的气泡切碎，同时由于搅拌叶轮(8)的作用形成轴向流使液面不断更新，将表面的泡沫带入池底；搅拌叶轮(8)使池内形成轴向流，将吸气涡轮(7)产生的气泡带入池底，使气泡均匀地分散在曝气池内。
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