CN102120645A - 倒伞型曝气机 - Google Patents

Abstract

本发明是对倒伞型曝气机的改进，其特征是将倒伞锥面切开成多个切片，各切片面同向向水面下方扭曲5-15度。切片排列后形状仍类如倒伞状，不仅保留了倒伞曝气机通过旋流产生负压裹挟空气达到曝气充氧的功效，而且小角度斜切片同时具有水平推流及向下推流双重推流作用，不仅能满足Carrousel氧化沟推流需要，可以代替省略的推流叶轮，相对于现有技术，具有同时达到增强曝气效果、节省原材料、节省能耗的三重效果，充氧气泡更细，动力效率可以提高约10%～20%，充氧能力可以提高15%～25%，充氧水深可以增加30%。

Description

倒伞型曝气机

技术领域

本发明是对主要用于Carrousel 氧化沟的倒伞曝气机的改进，尤其涉及一种自重轻，充氧深度大，充氧动力效率和充氧能力高的倒伞型曝气机。

背景技术

Carrousel 氧化沟作为城市污水处理工艺之一，其特定的沟型，通常采用竖轴式形状像一把倒开着的伞——倒伞型表面曝气机，例如中国专利CN2837298、CN2878370所述倒伞式曝气机，作为推流、混合及充氧机械，同时承担推流、混合、充氧功能。其充氧是利用流体力学中旋转液体真空抽吸原理，和高速流动液体卷吸作用，靠叶轮上若干个叶片刮水推流产生旋流，裹挟空气向水中充氧。

由于仅靠倒伞形叶轮高速旋转产生旋流对液面上部空气抽吸、卷吸，空气和水只是在水浅表面混合；其次，推流旋转水流撞击气泡碎裂，气泡大小不均，无法达到细气泡效果，部分大气泡极易从水面溢出。因此这种表面表层充氧，当表面溶氧达到一定值后很难再提高，实际充氧效果不高，无法达到转碟等表曝机的充氧能力，如果加大转速，形成更强大的对空气抽吸、卷吸裹挟能力，这样必须增大电机功率，即使在推流满足条件下也仍需保持高的转速，以满足充氧要求，造成所需电机功率较大；并且倒伞型曝气机自重大，以及为实现曝气、推流、搅拌功能，还在伞面下设置推流叶轮，更是增加了整个曝气机的自重，使得运行电耗大，标准Carrousel 氧化沟通常配备45kw电机，为提高充氧能力需提高至55kw，而Carrousel2000型氧化沟，其倒伞型表面曝气机叶轮直径Φ3500mm至3750mm，配备电机功率介于90kw至160kw。大的运行功率，整体动力充氧效率较低，能源消耗过大，并且充氧一般只能达到1.6-2.4kwO²/kwh，最高也只能达到2.5-2.6kwO²/kwh。

中国专利CN1657445倒伞型复合叶轮表面曝气机，通过在叶轮骨架支承面以上的锥体外凸面上呈辐射状均布有气液混合管，气液混合管内端入口处的叶轮体上设有吸气通孔，叶片上端面和下端面呈齿状结构。通过叶轮高速旋转，叶轮锥体压着水面，水从气液混合管通过离心力甩出去，使气液混合管内端同时成为负压区，空气从气液混合管内端叶轮体负压吸气进入气液混合管，水气在气液混合管内混合被连续甩出，以提高充氧能力。然而由于实际充氧仍然为搅动水流“抽吸、卷吸挟裹”，虽然设置有带吸气孔的气液混合管，由于是在水下，实际靠负压吸入空气量仍然有限，所以实际提高充氧能力仍然有限。另外，设置在伞面上气液混合管内无压力，在停机或转速较低情况下，污水中污泥容易进入堵塞气液混合管，造成其功能丧失，所以实际增加效果作用不大。

中国专利CN101125709新型倒伞型叶轮，通过在相邻叶片间以若干阶梯形幅板连接，从而形成百页窗结构，通过工作高速旋转产生吸气提升力，其解决的是氧化沟内污泥沉淀问题，对提高充氧基本无作用。

中国专利CN200981837新型曝气机的叶轮，叶片延伸倒伞型叶轮锥体平面外上方，成为开放性锥体，以增强径向搅拌力。延伸叶片其主要是为增强推流，而对提升曝气效果作用极小，而且延长叶片运行阻力变大，相应消耗功率增大，充氧动力效率反而降低。

申请人再先申请专利CN101624232倒伞曝气机，包括转轴和固定在转轴上的倒伞叶片，转轴呈中空结构，至少末端区通过布气管或微孔曝气器向水中曝气。提高了倒伞曝气机的充氧能力和溶氧浓度，以及水体深层充氧。虽然能够增强曝气量和曝气深度，但要求另外连接气管等设备，增加成本尤其是对于没有鼓风机房的污水厂需单独设置鼓风机。

上述现有技术客观表明：虽然有从多个角度对倒伞曝气机进行改进，并也能提高一些充氧能力和溶氧量，但基本结构：倒伞面+叶片结构仍然没有改变，并且其自重大动力消耗大，表面浅层混合溶氧，溶氧仅在水体浅表面，两大缺点没有得到克服。客观上表面浅层混合溶氧当表面溶氧达到一定值后很难再提高，因此所作改进实际真正提高充氧能力有限，充氧动力基本没有提高，充氧动力效率低下局面没有得到本质改变，曝气效果仍不是很好，通常在面积较大的曝气池里，需安装多台且不同方向同时推流曝气才能满足充氧要求，造成处理能耗较高。曝气深度浅，重量大、能耗大，充氧动力效率不高，已成为倒伞曝气机长期以来没有得到有效解决的技术难题。因此仍有值得改进的地方。

发明内容

本发明目的在于克服上述现有技术的不足，提供一种自重轻，充氧深度大，充氧动力效率和充氧能力高的倒伞型曝气机。

本发明目的实现，主要改进一是取消倒伞锥面下面推流叶轮，二是将倒伞锥面切开成多个切片，并将切开的切片面向下扭曲一小角度，形成以水平推流为主同时具有向下推流(原来推流叶轮为竖向叶片，只有横向推流作用)，以加深曝气深度，从而克服现有技术的不足，实现本发明目的。具体说，本发明倒伞型曝气机，有转轴和倒伞锥面组成，其特征在于所说倒伞锥面切开成多个切片，各切片面同向向水面下方扭曲5-15度。

在详细说明前，先通过对发明能够达到的基本功能及效果作一介绍，以使本领域技术人员对本专利总体构思技术方案有一个明确了解。

本发明虽然将倒伞锥面切开，并小角度向下呈扭曲，切开叶片小角度斜置排列仍然类似于倒伞，仍然具备倒伞卷吸充氧基本功能，保持倒伞形叶轮高速旋转形成旋流产生负压对液面上部空气抽吸、卷吸充氧，同时切开切片小角度扭曲具有推流功能，因而同样能同时实现曝气、推流、搅拌功能。此外，切开切片与水平面有向下扭曲一小角度，在产生推流作用为主同时还具有对水进行切割以及向下推流，对卷吸、挟裹较大气泡起到切割作用，使其成为细小气泡，同时向下压推流使卷吸空气的水向池深下部运动，增大了曝气深度，增加了气水接触时间和接触面积从而提高了曝气充氧效果。还由于省略下部推流叶轮，减轻了自重，因而可以加大转速，形成更强大的对空气抽吸、卷吸裹挟能力，更是增强了充氧能力，提高了充氧动力效率。

本发明所说。

倒伞锥面切开成切片，根据曝气机直径大小不同，切割切片数不等，例如切割成12、16、20片不等，为平衡推流及运行阻力关系，试验较好切片宽度以10cm~20cm较为适宜，切片平面扭曲斜置5-15度。切片长度根据设计曝气量及推流要求而定，例如可以是1m~3m，叶片厚度较好为2mm~3mm，对于大长度切片，为增加切片强度，还可以在斜面背面增加加强筋条。

切片伞形斜度，同现有技术倒伞曝气机，例如与水平呈上斜15-30°夹角呈倒伞形。

对于直径规格较大的倒伞曝气机，切片径向有一或二个环圈连接加强，维持切片斜置角度，实现双重推流。

优选地，各切片下边或上下边加工有锯齿，可以强化对气泡的切割作用，使卷吸空气在水中形成更细气泡，从而提高溶氧效率。

本发明倒伞型曝气机，相对于现有技术，由于将倒伞面分割成多个切片(不同于同浆叶间隔疏宽少张数设置，所以称之为切片)以及将各切片平面向水面下作小角度(5-10度)扭旋设置，切片排列后形状仍类如倒伞状(伞面剪开倒伞状)，不仅保留了倒伞曝气机通过旋流产生负压裹挟空气达到曝气充氧的功效，而且小角度斜切片同时具有水平推流及向下推流双重推流作用(水平推流大于向下推流)，不仅能满足Carrousel 氧化沟推流需要，可以代替省略的推流叶轮，而且小斜角切片还具有向下推流能力，使卷吸、挟裹空气的水向池深下部运动，增大了曝气深度，作用水深明显优于传统倒伞曝气机，充氧水深至少可以增加30%，由此增加了气泡在水中的停留时间，使得充氧能力得到提高，增强了曝气充氧效果，并且向下旋流还有利于形成更好卷吸空气，使空气快速进入被切割区域，快速被吞没到水里面去，提高了充氧效果。其次，采用前述结构，还大大减轻了倒伞型曝气机重量，自重减轻10%～20%左右，不仅用材减少，所用材料只占原来80%～90%左右，而且重量减轻以及斜切片还使得运行阻力减小(切片平面小角度扭旋，较好平衡了向下推流及运行阻力关系)，使得驱动动力降低，不仅提高了充氧动力效率，动力效率可以提高约10%～20%，还使得同样功率曝气机，因自重减小加大了转速，对空气的卷吸作用更强，有利于更多的空气进入水中，充氧能力可以提高15%～25%。再就是，叶片边缘锯齿结构，对进入水中气泡进行切割，气泡更加细小，进一步提高了充氧能力。曝气效果增强，可以减少氧化沟中倒伞型曝气机开启台数，可以降低系统运行能耗。本发明倒伞型表面曝气机，相对于现有技术，具有同时达到增强曝气效果、节省原材料、节省能耗的三重效果，为本发明区别于现有技术最大特点。

以下结合一个示例性实施例，示例性说明及帮助进一步理解本发明实质，但实施例具体细节仅是为了说明本发明，并不代表本发明构思下全部技术方案，因此不应理解为对本发明总的技术方案限定，一些在技术人员看来，不偏离本发明构思的非实质性增加和/或改动，例如以具有相同或相似技术效果的技术特征简单改变或替换，均属本发明保护范围。

附图说明

图1为本发明倒伞型曝气机结构示意图。

图2为图1俯视结构示意图。

图3为倒伞型曝气机部分切片排列示意图。

具体实施方式

实施例：参见附图，本发明倒伞型曝气机，在中心转轴1上有与水平面夹角15度的倒伞，伞面切开成宽15cm的多个切片2，切片半径1m，径向近外端有环圈3连接固定增强，切片下底边呈锯齿状，各切片平面向液面下扭曲10度。

对于本领域技术人员来说，在本专利构思及具体实施例启示下，能够从本专利公开内容及常识直接导出或联想到的一些变形，本领域普通技术人员将意识到也可采用其他方法，或现有技术中常用公知技术的替代，以及特征的等效变化或修饰，特征间的相互不同组合，例如倒伞直径大小不同，切片宽度改变，以及背面设置加强筋，加强环圈数增加，等等的非实质性改动，同样可以被应用，都能实现本专利描述功能和效果，不再一一举例展开细说，均属于本专利保护范围。

Claims (7)

1.倒伞型曝气机，有转轴和倒伞锥面组成，其特征在于所说倒伞锥面切开成多个切片，各切片面同向向水面下方扭曲5-15度。

2.根据权利要求1所述倒伞型曝气机，其特征在于切片宽度为10cm~20cm。

3.根据权利要求1所述倒伞型曝气机，其特征在于切片厚度为2mm~3mm。

4.根据权利要求3所述倒伞型曝气机，其特征在于切片斜面背面有加强筋条。

5.根据权利要求1所述倒伞型曝气机，其特征在于各叶片径向有一或二个环圈连接。

6.根据权利要求1、2、3、4或5所述倒伞型曝气机，其特征在于各切片下边或上下边有锯齿。

7.根据权利要求6所述倒伞型曝气机，其特征在于切片上斜与水平呈15-30°夹角。

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