CN103359831A - 超声波增效型潜水离心式曝气机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种超声波增效型潜水离心式曝气机，包括输出轴连有离心叶轮的潜水电机，离心叶轮靠近潜水电机的一侧设有进水口，离心叶轮远离潜水电机的另一侧设有进气管；离心叶轮周向同轴套设混气盘，混气盘沿径向设有一组一端通向离心叶轮、另一端通向外界的水气流道，各水气流道分别设有一组超声波探头。采用本发明的结构后，可顺利实现对现有潜水离心式曝气机的改造，从而有效增强水气混合效果，提高水体含氧量。

Description

超声波增效型潜水离心式曝气机

技术领域

本发明涉及一种潜水曝气机，尤其是一种超声波增效型潜水离心式曝气机，属于潜水曝气机械技术领域。

背景技术

据申请人了解，目前在污水处理领域，传统的活性污泥生化处理工艺占主导地位，尤其是在市政以及大型的工业污水水处理工程中，生化处理工艺是整个工程的核心部分，而生化处理工艺的核心即为曝气设备，通过曝气设备使污水中保持一定的溶解氧含量且使溶解氧分布均匀，并使活性污泥中的有益微生物生存和繁殖，从而达到分解污水中COD和BOD等有害物质的目的。

现阶段比较常用的曝气方式有曝气盘/曝气管鼓风曝气、机械表面曝气、潜水机械曝气等。

曝气盘/曝气管鼓风曝气方式：由鼓风机（一般为罗茨风机）提供压缩空气，并经管路输送至污水池底部的曝气盘或曝气管，再通过曝气盘或曝气管上的微孔扩散到水体中。这种方式需设置专门的鼓风机设施，占地面积大、投资高、安装复杂，发生故障时不便维修。近10年来市政污水处理厂多采用这种方式，随着大量工程逐步进入维修期，面临的更换改造问题日益严重。

机械表面曝气方式：通常由大功率电机带动盘片在水面旋转以搅动、溅起水花，达到增氧目的，但这种方式功率消耗大，效率低且机械故障多。

潜水机械曝气方式：其工作过程是按文丘里原理或离心真空原理产生负压，将空气吸入水下，经过混气叶轮高速旋转和切割，实现水气混合后，在离心力带动下扩散到水体内，达到向水体增加氧含量的目的。现有潜水机械曝气机主要有两大类，一种为射流式，一种为离心式，这两种形式都是由一个水下高速叶轮完成空气的吸入和切割，在吸入空气量和切割程度上很难同时达到最好的效果。射流式为单方向喷射，离心式为圆周方向喷射。目前由于国内的污水处理工程逐步转向小型化（尤其是5000t/d的污水工程），对结构紧凑简单、安装维护方便的潜水机械曝气机的需求越来越大，然而潜水机械曝气机存在着气泡分布不匀、水气扩散效果不好以及氧转移率偏低的问题。

经检索发现，申请号201120109965.6授权公告号CN202099103U的中国实用新型专利公开了超声波辅助射流式曝气机，在混气室出口处设有超声波振荡器，可将气泡震碎，增加空气与水的接触面积，进而增加溶氧效率。然而该改进技术方案仅适用于射流曝气机，难以直接应用于离心曝气机，与射流曝气机相比，离心曝气机通过离心叶轮混合水气，混合效果更好。亟需研制出超声波增效型潜水离心式曝气机。

发明内容

本发明所要解决的首要技术问题是：克服现有技术存在的问题，提供一种超声波增效型潜水离心式曝气机，可有效增强水气混合效果，提高水体含氧量。

本发明解决首要技术问题的技术方案如下：

一种超声波增效型潜水离心式曝气机，包括输出轴连有离心叶轮的潜水电机，所述离心叶轮靠近潜水电机的一侧设有进水口，所述离心叶轮远离潜水电机的另一侧设有进气管；其特征是，所述离心叶轮周向同轴套设混气盘，所述混气盘沿径向设有一组一端通向离心叶轮、另一端通向外界的水气流道，所述各水气流道分别设有一组超声波探头。

该结构在运行时，经离心叶轮初步混合后的水气在离心力的作用下经水气流道排至外界，水气流道中的超声波探头发出的超声波会将水气中的气泡破碎，从而有效增强水气混合效果，提高水气接触面积，提供水体含氧量。

本发明要解决的第二技术问题是：如何使超声波的破碎效果得到强化。

与此相关的改进为：在各水气流道中，所述超声波探头沿混气盘径向分布；从靠近混气盘轴心的超声波探头到远离混气盘轴心的超声波探头，所述超声波探头的振荡频率依次逐步增加。

这样，即可使超声波破碎效果因累积作用而得到强化。

本发明要解决的第三技术问题是：如何避免混合水气在经过混气盘时损失过多的离心力，使其扩散范围和效果得到增强。

与此相关的改进为：所述混气盘呈环形，所述各水气流道分别呈由混气盘内缘延伸至混气盘外缘的弧线形，所述各水气流道的弧度相同、且均朝顺时针或逆时针弯曲。所述各水气流道横截面呈圆形，所述各水气流道的直径由靠近混气盘内缘的一端到靠近混气盘外缘的另一端逐渐增大。

这样，即可有效减少水气流道对水气的阻力，降低混合水气的离心力损失，使其扩散范围和效果得到增强。

本发明要解决的第四技术问题是：如何进一步减少水气流道的阻力，提高混合水气的喷射能力，并进一步增强其扩散范围和效果。

与此相关的改进为：所述各水气流道内壁设有由一组阴膛线和一组阳膛线组成的螺旋膛线。在水气流道横截面中，所述阴膛线和阳膛线相互间隔分布并组成以水气流道横截面圆心为对称中心的中心对称图形。在水气流道横截面中，所述阴膛线为圆心与所述横截面圆心重合的圆弧，所述阳膛线为与相邻阴膛线连接、且朝远离所述横截面圆心方向延伸的凸起。

这样，即可有效提高混合水气的喷射能力，进一步增强其扩散范围和效果。

本发明进一步完善的技术方案如下：

优选地，所述各超声波探头远离混气盘的末端分别设有换能器，所述各换能器与超声波发生器电连接；所述超声波发生器与混气盘固连。

优选地，所述进气管远离离心叶轮的末端设有消音器；所述潜水电机靠近进水口处设有密封腔；所述混气盘套设固连于进气管外侧；所述潜水电机还具有设于离心叶轮周围、且分别与混气盘和进气管固连的支撑件，所述支撑件具有与进气管连通的进气口，与混气盘水气流道连通的水气出口，以及与进水口连通的水入口。

优选地，所述进气管上部套设有浮于水体上的浮筒，形成活动式安装结构；或者，所述混气盘与固定于水体底部的底座固连，形成固定式安装结构。

采用本发明的结构后，可顺利实现对现有潜水离心式曝气机的改造，从而有效增强水气混合效果，提高水体含氧量。

附图说明

图1为本发明实施例的结构示意图。

图2为图1实施例混气盘的结构示意图。

图3为图2的A-A截面图。

图4为图3的B-B局部剖面图。

图5为图1实施例的活动安装结构。

图6为图1实施例的固定安装结构。

具体实施方式

下面参照附图并结合实施例对本发明作进一步详细描述。但是本发明不限于所给出的例子。

实施例

本实施例的超声波增效型潜水离心式曝气机基本结构如图1至图4所示，包括输出轴连有离心叶轮1的潜水电机2，离心叶轮1靠近潜水电机2的一侧设有进水口3，离心叶轮1远离潜水电机2的另一侧设有进气管8；离心叶轮1周向同轴套设混气盘4，混气盘4沿径向设有一组一端通向离心叶轮1、另一端通向外界的水气流道4-1，各水气流道4-1分别设有一组超声波探头5。

在各水气流道4-1中，超声波探头5沿混气盘4径向分布；从靠近混气盘4轴心的超声波探头到远离混气盘4轴心的超声波探头，超声波探头的振荡频率依次逐步增加。

混气盘4呈环形，各水气流道4-1分别呈由混气盘4内缘延伸至混气盘4外缘的弧线形，各水气流道4-1的弧度相同、且均朝顺时针或逆时针弯曲。各水气流道4-1横截面呈圆形，各水气流道4-1的直径由靠近混气盘4内缘的一端到靠近混气盘4外缘的另一端逐渐增大。

各水气流道4-1内壁设有由一组阴膛线6-1和一组阳膛线6-2组成的螺旋膛线。在水气流道4-1横截面中，阴膛线6-1和阳膛线6-2相互间隔分布并组成以水气流道4-1横截面圆心为对称中心的中心对称图形。在水气流道4-1横截面中，阴膛线6-1为圆心与横截面圆心重合的圆弧，阳膛线6-2为与相邻阴膛线6-1连接、且朝远离横截面圆心方向延伸的凸起。

各超声波探头5远离混气盘4的末端分别设有换能器5-1，各换能器5-1与超声波发生器5-2电连接；超声波发生器5-2与混气盘4固连。

进气管8远离离心叶轮1的末端设有消音器7；潜水电机2靠近进水口3处设有密封腔2-1。混气盘4套设固连于进气管8外侧。

潜水电机2还具有设于离心叶轮1周围、且分别与混气盘4和进气管8固连的支撑件，支撑件具有与进气管8连通的进气口，与混气盘4水气流道连通的水气出口，以及与进水口3连通的水入口。

如图5至图6所示，具体安装时可采用以下两种结构之一：

（1）进气管8上部套设浮于水体上的浮筒9，形成活动式安装结构。

（2）混气盘4与固定于水体底部的底座10固连，形成固定式安装结构。

除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种超声波增效型潜水离心式曝气机，包括输出轴连有离心叶轮的潜水电机，所述离心叶轮靠近潜水电机的一侧设有进水口，所述离心叶轮远离潜水电机的另一侧设有进气管；其特征是，所述离心叶轮周向同轴套设混气盘，所述混气盘沿径向设有一组一端通向离心叶轮、另一端通向外界的水气流道，所述各水气流道分别设有一组超声波探头。

2.根据权利要求1所述的超声波增效型潜水离心式曝气机，其特征是，在各水气流道中，所述超声波探头沿混气盘径向分布；从靠近混气盘轴心的超声波探头到远离混气盘轴心的超声波探头，所述超声波探头的振荡频率依次逐步增加。

3.根据权利要求1所述的超声波增效型潜水离心式曝气机，其特征是，所述混气盘呈环形，所述各水气流道分别呈由混气盘内缘延伸至混气盘外缘的弧线形，所述各水气流道的弧度相同、且均朝顺时针或逆时针弯曲。

4.根据权利要求3所述的超声波增效型潜水离心式曝气机，其特征是，所述各水气流道横截面呈圆形，所述各水气流道的直径由靠近混气盘内缘的一端到靠近混气盘外缘的另一端逐渐增大。

5.根据权利要求4所述的超声波增效型潜水离心式曝气机，其特征是，所述各水气流道内壁设有由一组阴膛线和一组阳膛线组成的螺旋膛线。

6.根据权利要求5所述的超声波增效型潜水离心式曝气机，其特征是，在水气流道横截面中，所述阴膛线和阳膛线相互间隔分布并组成以水气流道横截面圆心为对称中心的中心对称图形。

7.根据权利要求6所述的超声波增效型潜水离心式曝气机，其特征是，在水气流道横截面中，所述阴膛线为圆心与所述横截面圆心重合的圆弧，所述阳膛线为与相邻阴膛线连接、且朝远离所述横截面圆心方向延伸的凸起。

8.根据权利要求1至7任一项所述的超声波增效型潜水离心式曝气机，其特征是，所述各超声波探头远离混气盘的末端分别设有换能器，所述各换能器与超声波发生器电连接；所述超声波发生器与混气盘固连。

9.根据权利要求1至7任一项所述的超声波增效型潜水离心式曝气机，其特征是，所述进气管远离离心叶轮的末端设有消音器；所述潜水电机靠近进水口处设有密封腔；所述混气盘套设固连于进气管外侧；所述潜水电机还具有设于离心叶轮周围、且分别与混气盘和进气管固连的支撑件，所述支撑件具有与进气管连通的进气口，与混气盘水气流道连通的水气出口，以及与进水口连通的水入口。

10.根据权利要求1至7任一项所述的超声波增效型潜水离心式曝气机，其特征是，所述进气管上部套设有浮于水体上的浮筒，形成活动式安装结构；或者，所述混气盘与固定于水体底部的底座固连，形成固定式安装结构。

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