CN103420477A - 一种污水处理细微化曝气方法与装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种污水处理细微化曝气方法与装置。其结构由进气管罩、深度调节盘、深度调节螺钉、浮子室、进气竖直管、潜水电动机、壳体、旋转盘、分流管、进气导管、旋转盘上盖、梳齿破碎轮、叶轮、矩形键、叶轮安装螺母、分气室组成。所述装置采取梳齿破碎轮结合网孔破碎气泡和旋转盘旋转分布气泡的方法得到细微化和连续分布的气泡，同功率条件下可以使细微化气泡全面积覆盖于曝气区，曝气深度可调节。并有效利用流体对旋转盘的力学作用减少磨损，提高效率和寿命。装置构造简单，便于安装和维护管理，使用成本和装置本身成本都较低。

Description

一种污水处理细微化曝气方法与装置

技术领域

本发明涉及一种用于污水处理的细微化曝气方法与装置。可应用于：石化、印染、纺织、食品、酿造、制药、制革、造纸、焦化、钢厂、电厂等各类企业工业废水及城镇生活污水处理。

背景技术

曝气是使空气与液体充分接触的一种手段，其目的在于将空气中的氧溶解于液体中，或者将液体中不需要的气体和挥发性物质释放到空气中。也就是说，曝气是促进气体与液体之间物质交换的一种手段。空气中的氧通过曝气传递到液体中，氧由气相向液相进行传质转移。此外，曝气还兼有混合和搅拌等其他一些重要作用。双膜理论认为，克服液膜障碍最有效的方法是快速变换“气-液”界面，曝气正是基于这个理论的具体方法，而在污水处理中被广泛采用。从曝气的理论和实际装置分析：减少气泡的大小，增加气泡的数量，延长气泡与液体的接触时间，提高液体的紊流程度等都是提高曝气效果的有效措施。

目前广泛使用的曝气装置大体分为两种类型：一类是鼓风曝气，一类是机械曝气。鼓风曝气是采用曝气鼓风机，曝气器，扩散板或扩散管在液体中引入气泡的曝气方式。一般乙烯厂等大型污水处理设施中多采用这种方式。机械曝气是利用叶轮等装置引入气泡的曝气方式，由于曝气效果良好，安装和使用方便灵活，因而在各类污水处理设施中都广泛采用。但如何进一步提高机械曝气的效果，一直是相关研究机构和企业努力的方向。本发明属于机械式曝气方式。

发明内容

本发明的目的在于提供一种污水处理细微化曝气方法与装置。本发明采取梳齿破碎轮结合网孔破碎和旋转分布气泡的方法得到细微化的气泡，并有效利用流体对旋转盘的力学作用减少磨损。本发明提供的一种污水处理细微化曝气方法与装置由：进气管罩，深度调节盘，深度调节螺钉，浮子室，进气竖直管，潜水电动机，壳体，旋转盘，分流管，进气导管，旋转盘上盖，梳齿破碎轮，叶轮，矩形键，叶轮安装螺母，分气室组成。

按照本发明，由潜水电动机带动梳齿破碎轮和叶轮转动，使液体在壳体内部形成离心转动，因此在分气室处产生真空度，外部的空气经进气直管，进气导管进入分气室，经分气室的孔与液体充分接触。空气与液体接触时由于梳齿破碎轮的作用，导致液体紊流程度增大，气泡数量增加，直径减小。使液体在旋转的同时，充分混合小气泡空气。混合了空气的液体由于离心力的作用，被挤压在壳体的内壁上，而内壁的上设置有小孔，液体经孔壁被压入旋转盘内部。这个过程中混合于液体中的气泡被进一步挤碎，成为细微化气泡。有一定压力的混合气泡液体进入旋转盘后，从分流管中被压出旋转盘外部。这个过程中，液体对分流管有两个方向的作用力：一个分力使旋转盘相对壳体旋转，一个分力使旋转盘向上浮动，向上浮动的力减小了旋转盘上盖与壳体间的摩擦，使其转动灵活，摩擦损失小，磨损小寿命长。旋转盘的旋转使分流管在液体中播撒气泡的面积连续，增大，并分布均匀。在曝气区产生相应的混合作用和液体的循环流动，维持液体足够的运动速度，使液体中的固体处于悬浮状态。

按照本发明，潜水电机与曝气装置的壳体连接成一体，并连接在进气直管的下端部。进气直管穿过浮子室的中间孔，由深度调节盘确定其高度位置。深度调节盘与浮子室上表面接触，并通过深度调节螺钉紧固在进气直管上，因此整个曝气装置就被浮子室浮吊在液体中。曝气装置深度可以根据需要由深度调节盘和深度调节螺钉进行调节。同时进气直管就起到了进气和支架的双重作用。进气直管顶部安装进气管罩，使空气只能从周侧的小孔进入进气直管，防止液体或雨水直接进入。潜水电动机的电缆从进气直管内部通过，从进气直管的顶部与外部电缆连接。

按照本发明，进气导管是一个弯状管，其可以绕过潜水电动机，上部与进气直管相连，下部与分气室相连。

按照本发明的梳齿破碎轮是一个十字型零件，十字片外端设置有梳状齿，梳齿破碎轮中部轮体上设置安装孔。梳齿破碎轮通过矩形键安装在潜水电动机轴上，被带动旋转，在转动过程中可以搅碎液体中的气泡。

按照本发明的叶轮是一个盘状零件，通过矩形键和安装螺母安装在潜水电动机轴上，被带动旋转。叶轮底板上设置有螺线状叶片，用于带动液体旋转。

按照本发明的浮子室是一个用塑料制成的圆环状空心壳体，可以漂浮于液体表面。

按照本发明的旋转盘是一个周边焊接安装8根分流管的盘状零件，套装在壳体的外部，用螺钉与旋转盘上盖连接。分流管不是沿旋转盘的直径方向设置，而是向旋转方向后倾20度，向水平面下倾斜27度。由于旋转盘上盖的内孔小于壳体的外凸缘，因此旋转盘就与壳体形成轴向连接，相互之间可以周向转动。

按照本发明的分气室是一个用螺钉安装于壳体内顶部的带孔盘状零件，与进气导管相连，潜水电动机轴从其中部穿过。可以均匀分布进入真空区的空气。

按照本发明，由于有气泡破碎与旋转分布功能，因此在同功率条件下可以使细微化气泡全面积覆盖于曝气装置的周围。同时，由于气泡细小，气体与液体的接触面积得到有效增大，并且上升速度减缓，能够产生并维持更有效的气-液接触，因此获得更优良的曝气效果。

附图说明

附图结合实施实例说明本发明的具体原理和结构，其中：

图1是所述装置的外观图。

图2是所述装置的外观俯视图。

图3是所述装置的上部剖视图。

图4是所述装置的下部剖视图。

图5是所述装置梳齿破碎轮的俯视图。

图6是所述装置叶轮的俯视图。

图中：1是进气管罩；2是深度调节盘；3是深度调节螺钉；4是浮子室；5是进气直管；6是潜水电动机；7是壳体；8是旋转盘；9是分流管；10是进气导管；11是旋转盘上盖；12是梳齿破碎轮；13是叶轮；14是矩形键；15是叶轮安装螺母；16是分气室。

具体实施方式

按照附图，本发明的一种污水处理细微化曝气方法与装置由：进气管罩1，深度调节盘2，深度调节螺钉3，浮子室4，进气直管5，潜水电动机6，壳体7，旋转盘8，分流管9，进气导管10，旋转盘上盖11，梳齿破碎轮12，叶轮13，矩形键14，叶轮安装螺母15，分气室16组成。

其中进气管罩1的作用是防止液体、雨水等从竖直方向直接进入进气直管5；浮子室4用于将曝气装置浮吊于液体的合适位置和深度；旋转盘8可相对于壳体7转动，用于均匀播撒分布细微化的气泡；旋转盘上盖11用于连接旋转盘8与壳体7。

按照附图，潜水电动机6与曝气装置的壳体7连接成一体，并连接在进气直管5的下端部。进气直管穿过浮子室4的中间孔，由深度调节盘2确定其高度位置。深度调节盘2与浮子室4的上表面接触，并通过深度调节螺钉3与进气直管紧固在一起。曝气装置深度可以根据需要由深度调节盘2和深度调节螺钉3进行调节。浮子室4是一个用塑料制成的圆环状空心壳体，可以漂浮于液体表面，因此整个曝气装置就被浮子室4浮吊在液体中。同时进气直管5就起到了进气和支架的双重作用。进气直管5顶部安装进气管罩1，使空气只能从周侧的小孔进入进气直管，防止液体或雨水直接进入。潜水电动机6的电缆从进气直管5的内部通过，从进气直管的顶部与外部电缆连接。进气导管10是一个弯状管，其可以绕过潜水电动机6，上部与进气直管5相连，下部与分气室16相连。分气室16是一个用螺钉安装于壳体7内顶部的带孔盘状零件，潜水电动机6的轴从其中部穿过，可以均匀分布进入真空区的空气。梳齿破碎轮12通过矩形键安装在潜水电动机6的轴上，被带动旋转。梳齿破碎轮12是一个十字型零件，十字片外端设置有梳状齿，在转动过程中可以搅碎液体中的气泡。叶轮13是一个盘状零件，通过矩形键14和叶轮安装螺母15安装在潜水电动机6的轴上，被带动旋转。叶轮13底板上设置有螺线状叶片，用于带动液体旋转。旋转盘8是一个周边安装八根分流管的盘状零件，套装在壳体7的外部，用螺钉与旋转盘上盖11连接。由于旋转盘上盖11的内孔小于壳体7的外凸缘，因此旋转盘8就与壳体形成轴向连接，相互之间可以周向转动。

本发明的一种污水处理细微化曝气方法与装置在工作时，由潜水电动机6带动梳齿破碎轮12和叶轮13转动，使液体在壳体7内部形成离心转动，因此在分气室16处形成负压。外部的空气经进气直管5，进气导管10进入分气室16，经分气室的孔与液体接触。空气与液体接触时由于梳齿破碎轮12的作用，导致液体紊流程度增大，气泡数量增加，直径减小。使液体在旋转的同时，充分混合小气泡空气。这种混合了空气的液体由于离心力的作用，被挤压在壳体7的内壁上，而壳体内壁上设置有小孔，液体经孔壁被压入旋转盘8的内部。这个过程中混合于液体中的气泡被进一步挤碎，成为细微化气饱。有一定压力的液体进入旋转盘8后，从分流管9中被压出旋转盘，由于分流管9不是沿旋转盘直径方向设置，而是向旋转方向后倾20度，向水平面下倾斜27度。因此在液流流经分流管9的过程中，液体对分流管9有两个方向的作用力。一个是沿旋转盘8切线方向的切向分力，这个分力对旋转盘中心形成转动力矩，推动旋转盘8与分流管9相对壳体旋转。一个分力使旋转盘8向上浮动，这个向上浮动的分力减小了旋转盘上盖11与壳体7之间的摩擦，使其旋转灵活，摩擦功率损失小，零件之间磨损小，寿命长。旋转盘8的旋转作用使分流管9在液体中播撒气泡的范围和面积增大，形成连续的曝气范围。

按照本实施例，由于所述装置有气泡破碎与旋转分布功能，因此在同功率条件下可以使细微化气泡全面积连续覆盖于曝气装置的周围。同时，由于气泡细小，气体与液体的接触面积得到有效增大，同时上升速度减缓，能够产生并维持更有效的气-液接触，因此获得更优良的曝气效果和氧利用率。由于旋转盘的液力浮动功能使所述装置具有较高的动力效率和较好的节能效果。由于整个装置构造简单，便于安装，便于维护管理，使用成本和装置本身成本都较低。

Claims (8)

1.一种污水处理细微化曝气方法与装置，由进气管罩、深度调节盘、深度调节螺钉、浮子室、进气竖直管、潜水电动机、壳体、旋转盘、分流管、进气导管、旋转盘上盖、梳齿破碎轮、叶轮、矩形键、叶轮安装螺母、分气室组成，其特征在于，采取梳齿破碎轮结合网孔破碎和旋转盘旋转分布气泡的方法得到细微化气泡，并有效利用流体对旋转盘的力学作用减少磨损，提高效率和寿命。

2.如权利要求1所述的一种污水处理细微化曝气方法与装置，其特征在于，由潜水电动机带动梳齿破碎轮和叶轮转动，使液体在壳体内部形成离心转动，在分气室处产生真空度，因此外部的空气经进气直管和进气导管进入分气室，经分气室的孔与液体充分接触，由于梳齿破碎轮的作用，导致液体紊流程度增大，气泡数量增加，直径减小，同时由于离心力作用，混合了空气泡的液体，经壳体壁孔被压入旋转盘，气泡被进一步挤碎，成为细微化气泡。

3.如权利要求1所述的一种污水处理细微化曝气方法与装置，其特征在于，旋转盘的旋转使分流管在液体中分布气泡的面积连续、增大、均匀，在曝气区产生相应的混合作用和液体的循环流动，同时，进入旋转盘的液体，从分流管中被压出旋转盘外部，这个过程中，液体对分流管有两个方向的作用力，一个分力使旋转盘相对壳体旋转，一个分力使旋转盘向上浮动，向上浮动的力减小了旋转盘上盖与壳体间的摩擦，使其磨损小寿命长。

4.如权利要求1所述的一种污水处理细微化曝气方法与装置，其特征在于，潜水电机与曝气装置的壳体连接成一体，并连接在进气直管的下端部，进气直管起进气和支架的双重作用，进气直管穿过浮子室的中间孔，整个曝气装置就被浮子室浮吊在液体中，深度可以根据需要由深度调节盘和深度调节螺钉进行调节。

5.如权利要求1所述的进气直管和进气导管，其特征在于，进气直管顶部安装进气管罩，使空气只能从周侧的小孔进入进气直管，防止液体或雨水直接进入，潜水电动机的电缆通过进气直管内部，在进气直管顶部与外部电缆连接，进气导管是一个弯状管，其可以绕过潜水电动机，上部与进气直管相连，下部与分气室相连。

6.如权利要求1所述的旋转盘，其特征在于，旋转盘是一个周边焊接安装八根分流管的盘状零件，套装在壳体的外部，分流管不是沿旋转盘直径方向设置，而是向旋转方向后倾20度，向水平面下倾斜27度，由于旋转盘上盖的内孔小于壳体的外凸缘，因此用螺钉与旋转盘上盖连接后，旋转盘就与壳体形成轴向连接，且相互之间可以周向转动。

7.如权利要求1所述的梳齿破碎轮，其特征在于，梳齿破碎轮是一个十字型零件，十字片外端设置有梳状齿，梳齿破碎轮中部轮体上设置安装孔，通过矩形键安装在潜水电动机轴上，被带动旋转，在转动过程中可以搅碎液体中的气泡。

8.如权利要求1所述的分气室，其特征在于，分气室是一个安装于壳体内顶部的带孔盘状零件，与进气导管相连，潜水电动机轴从其中部穿过，可以均匀分布进入真空区的空气。

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