CN104230018A - 上浮式升降曝气系统 - Google Patents

Abstract

上浮式升降曝气系统，它涉及净水处理及污水处理技术领域，系统配套曝气设备的下侧设置有可上浮升力装置组件，空气输送管路组件与系统配套曝气设备的一端或多端连接，配重限位组件与系统配套曝气设备、可上浮升力装置组件连接，空气输送管路组件的一侧和系统配套曝气设备的尾端设置有升降引导装置组件；它主要解决以往水处理过程中所使用的固定式曝气系统维护检修困难等特点，使用户可以在不停产的情况下，对曝气系统进行随时维护，使曝气系统使用更加可靠，始终保持最佳使用状态，节约大量的能耗以及维修检修成本。

Description

上浮式升降曝气系统

技术领域：

本发明涉及净水处理及污水处理技术领域，具体涉及一种上浮式升降曝气系统。

背景技术：

水处理用曝气系统，作为水处理领域的一种核心设备。一般采用塑胶材质或金属材质的管路系统将各类型曝气器设备固定于曝气池底部，随着使用年限的增大，很多曝气器损坏后，往往只有使用企业停产排空曝气池中的水对曝气系统进行检修，由此带来了高额的检修费用和大量的停产损失。

工作原理：具有一定压力的空气经由固定在曝气池池壁和底部的管路输送至曝气器设备，然后经由曝气设备释放进水体中。

目前市场上的曝气系统主要采用固定管路的输送系统，在制造与实际应用中存在如下几个问题：

一、空气输送系统管路为固定安装，安装固定点成百上千个，由于安装人员的责任心良莠不一，导致管路的安装接点容易存在问题，如泄漏；

二、曝气系统有少量损坏时，客户不愿意进行排空检修，这时损失泄漏消耗了大量的空气能源；

三、曝气系统有大量损坏时，客户需进行停产检修，厂区生产停止，损失巨大；

四、曝气系统在检修时，由于是管路系统位于曝气池池底，检修人员所属环境恶劣，气味难闻，且有中毒的危险；

五、曝气系统经过一段时间使用后，曝气器结垢严重，此时能耗增大，需要进行曝气器的保养与维护清理，但由于是固定式系统，无法对曝气器系统安装的曝气池进行抽水清理。

发明内容：

本发明的目的是提供一种上浮式升降曝气系统，它主要解决以往水处理过程中所使用的固定式曝气系统维护检修困难等特点，使用户可以在不停产的情况下，对曝气系统进行随时维护，使曝气系统使用更加可靠，始终保持最佳使用状态，节约大量的能耗以及维修检修成本。

为了解决背景技术所存在的问题，本发明是采用如下技术方案：它包含系统配套曝气设备、可上浮升力装置组件、空气输送管路组件、配重限位组件、升降引导装置组件；系统配套曝气设备的下侧设置有可上浮升力装置组件，空气输送管路组件与系统配套曝气设备的一端连接(或根据实际使用需要，采用两端或多端连接)，配重限位组件与系统配套曝气设备、可上浮升力装置组件和升降引导装置组件连接在一起，整个系统的两端设置有升降引导装置组件(或根据现场实际工况多点设置升降引导装置组件)。

系统配套曝气设备的作用：分解空气，将空气中的氧气溶解于水中；

可上浮升力装置组件的作用：为整个曝气系统上升提供升力；可上浮升力组件可以根据实际使用需要与配重限位组件组合成一个组件；

空气输送管路组件的作用：为曝气设备输送空气；

配重限位组件的作用：

1)、对整个曝气系统进行工作高度限制，修正由于曝气池地面不平造成的曝气设备间的高度差，使之处于最小误差；

2)、克服在曝气系统正常工作时产生的浮力。在曝气设备工作时，提供足够的重力稳固曝气系统；

3)、配合升降引导装置组件对曝气系统进行系统定位，限制曝气系统的移动；

4)、配重限位组件可以根据实际使用需要与可上浮升力组件组合成一个组件。

升降引导装置组件的作用：

1)、对曝气系统的上升下降进行引导；

2)、配合配重限位组件对曝气系统进行系统定位，限制曝气系统与空气输送管路组件的移动和上浮；

3)、在可浮起升力装置故障情况下，可以作为曝气系统的备用提升工具；

本发明的工作原理为：

一、上浮式升降曝气系统处于曝气工作时的状态：在上浮式升降曝气系统所配套的曝气设备处于曝气工作的状态时，高压空气经由空气输送管路组件输送至曝气器设备，曝气设备正常进行曝气工作，将氧气充分溶解于水中，此时可上浮升力装置组件处于浮力很小的(处于压扁或充满水)状态，虽然曝气设备与空气输送管路在正常工作时会产生一定的浮力，但由于配重限位组件与系统的其他组件的重力和固定力要大于曝气设备与空气输送管路在正常工作时会产生的浮力，此时上浮式升降曝气系统坐沉在曝气池底进行正常的曝气工作；

二、上浮式升降曝气系统上浮提升状态(此时不必将曝气池的水抽空)：将空气输送管路组件与整个高压空气管网断开，将可上浮升力装置管道连接上一定压力的空气源，给处于内部充水状态或中空被水压扁状态的可上浮升力装置组件充入空气，将可上浮升力装置内部的水排出或将中空压扁状态的可上浮升力装置充至鼓涨，并将升降引导装置绳缆放松，此时整个上浮式升降曝气系统的浮力大于配重限位组件和其他系统组件的重力之和，整个曝气系统在浮力的作用下开始上浮，然后经由升降引导装置将整个上浮式升降曝气系统引导至所需的上浮水面区域。上浮至水面后由维护人员视情况对曝气设备直接进行维护或拆除后移至曝气池外进行维护及检修；

备用提升系统提升上浮功能说明：为了确保将曝气系统提升曝气池水面以上进行维护，本发明将升降引导装置设计成可以便于提升的结构，用于在可上浮升力装置失效时用于对整个曝气系统的提升用途。具体为：将空气输送管路组件与整个高压空气管网断开，对升降引导装置的升降引导用绳缆施加向上的提升力，提升力大于上浮式升降曝气系统的重力时，整个系统向上提升，直至将整个上浮式升降曝气系统提升至所需的上浮水面区域。至水面后由维护人员视情况对曝气设备直接进行维护或拆除后移至曝气池外进行维护及检修。

三、上浮式升降曝气系统下降状态：将已经维护检修好的上浮式升降曝气系统，放置于安装区域的水面上，将可上浮升力装置组件管道与抽气设备或水源连接；对可上浮升力装置组件中空的内部进行抽空(在没有抽气设备时可以直接由人工对可上浮升力装置进行手工压扁排气)或对中空内部充水排出空气使之处于压扁状态或充满水的鼓涨排除空气状态。

此时由于可上浮升力装置组件内部空气减少并大大降低了浮力。配重系统组件的重力将大于其他组件所产生的浮力，整个上浮式升降曝气系统开始下沉，经由升降引导装置组件引导坐沉于曝气池底部相应布置区域并固定好升降引导装置。将空气输送管路组件与高压空气管网相连，高压空气管网的空气经由空气输送管输送至曝气器设备，上浮式升降曝气系统的曝气器设备在曝气池底部开始正常工作。

本发明具有如下有益效果：上浮式升降曝气系统主要解决以往水处理过程中所使用的固定式曝气系统维护检修困难等特点，使用户可以在不停产的情况下，对曝气系统进行随时维护，使曝气系统使用更加可靠，始终保持最佳使用状态，节约大量的能耗以及维修检修成本。

附图说明：

图1A为本发明静止状态示意图；

图1B为本发明初始工作状态示意图；

图1C为本发明正常工作状态示意图；

图2A为本发明配套充/排气式可上浮升力装置的上浮过程(起始\半程\水面)状态示意图；

图2B为本发明配套充/排气式可上浮升力装置的下放过程(水面\半程\沉底)状态示意图；

图2C为配套充/排水式可上浮升力装置的上浮过程(起始\半程\水面)状态示意图；

图2D为本发明配套充/排水式可上浮升力装置的下放过程(水面\半程\沉底)状态示意图；

图2E为本发明使用备用提升方案升降引导装置组件的提升上浮过程(起始\半程\水面)状态示意图；

图2F为本发明使用备用提升方案升降引导装置组件的下放过程(水面\半程\沉底)状态示意图；

图3A为本发明曝气器为无(有)支撑骨架长筒曝气设备的系统侧视图；

图3B为本发明采用单条无(有)支撑骨架长筒曝气设备的系统俯视图；

图3C为本发明采用数条无(有)支撑骨架长筒曝气设备的系统俯视图；

图3D为本发明配套无支撑骨架长筒曝气设备和充/排气式可上浮升力装置的状态(上浮状态与下降状态)截面示意图；

图3E为本发明配套有支撑骨架长筒曝气设备和充/排气式可上浮升力装置的状态(上浮状态与下降状态)截面示意图；

图3F为本发明配套无支撑骨架长筒曝气设备和充/排水式可上浮升力装置的状态(上浮状态与下降状态)截面示意图；

图3G为本发明配套有支撑骨架长筒曝气设备和充/排水式可上浮升力装置的状态(上浮状态与下降状态)截面示意图；

图4A为本发明配套曝气器为管式曝气设备的系统侧视图；

图4B为本发明采用单条管式曝气设备安装管路的系统俯视图；

图4C为本发明采用数条管式曝气设备安装管路的系统俯视图；

图4D为本发明配套管式曝气设备和充/排气式可上浮升力装置的状态(上浮状态与下降状态)截面示意图；

图4E为本发明配套管式曝气设备和充/排水式可上浮升力装置的状态(上浮状态与下降状态)截面示意图；

图5A为本发明配套曝气器为盘式曝气设备的系统侧视图；

图5B为本发明采用单条盘式曝气设备安装管路的系统俯视图；

图5C为本发明采用数条盘式曝气设备安装管路的系统俯视图；

图5D为本发明配套盘式曝气设备和充/排气式可上浮升力装置的状态(上浮状态与下降状态)截面示意图；

图5E为本发明配套盘式曝气设备和充/排水式可上浮升力装置的状态(上浮状态与下降状态)截面示意图；

图6A为本发明配套曝气器类型之一的无支撑骨架长筒曝气设备图；

图6B为本发明配套曝气器类型之一的带支撑骨架长筒曝气设备图；

图6C为本发明配套曝气器类型之一的盘式曝气设备图；

图6D为本发明配套曝气器类型之一的管式曝气设备图；

图6E为本发明配套管式曝气器与空气输送管路组件组装图；

图6F为本发明配套盘式曝气器与空气输送管路组件组装图；

图7A为本发明配套空气输送管路组件(单侧进气结构)示意图；

图7B为本发明配套空气输送管路组件(双侧进气结构)示意图；

图8A为本发明配套可上浮升力组件(单侧进排气结构)示意图；

图8B为本发明配套可上浮升力组件(双侧进排气/水结构)示意图；

图8C为本发明配套可上浮升力组件(充/排气式)原理示意图；

图8D为本发明配套可上浮升力组件(充/排水式)原理示意图；

图9为本发明配套配重系统组件示意图；

图10A为本发明配套升降引导装置组件滑轮类提升支点示意图；

图10B为本发明配套升降引导装置组件孔洞类提升支点示意图；

具体实施方式：

参看图1A-图10B，本具体实施方式采用如下技术方案：它包含系统配套曝气设备1、可上浮升力装置组件2、空气输送管路组件3、配重限位组件4、升降引导装置组件5；系统配套曝气设备1的下侧设置有可上浮升力装置组件2，空气输送管路组件3与系统配套曝气设备1的一端连接(在两端进气时，系统配套曝气设备1的首尾端都与空气输送管路组件3相连接)，配重限位组件4与系统配套曝气设备1、可上浮升力装置组件、升降引导装置组件5连接，空气输送管路组件3的一侧与系统配套曝气设备1的首尾端设置有升降引导装置组件5。

所述的系统配套曝气设备可以采用无支撑骨架长筒曝气设备、有支撑骨架长筒曝气设备、管式曝气设备、盘式曝气设备或其它任何形状形式的曝气设备做为配套曝气设备使用。

材质可以采用金属或非金属材质，适用于各个使用环境。可以根据实际使用的需要采用安装有曝气设备的单条或数条曝气设备管路(或单条、数条无/有支撑骨架长筒曝气设备)组合成数量不一、大小不一的上浮式升降曝气系统曝气设备单元。以满足实际工况的需要。

系统配套曝气设备的作用：分解空气，将空气更有效的溶解于水中。

所述的可上浮升力装置组件由充/排气(水)管(含充/排气(水)阀)、可上浮装置(含首、尾端系驳件)等组成；可以为单侧进气(水)结构、双侧进气(水)结构、或根据现场实际需要设置符合现场实际需要的多点进气(水)机构形式，形状可以是长筒形、圆形、矩形、球形或其他形状。材质可以采用金属或非金属材质，适用于各个使用环境。

充/排气(水)管(含充/排气(水)阀)的作用：负责对可上浮装置的充/排气(或水)进行控制。

可上浮装置(含首、尾端系驳件)的作用：用首、尾端系驳件将可上浮装置组件与系统曝气设备、配重限位组件设备、空气输送管路组件设备进行连接固定。上浮状态时，可上浮装置在充气(或排水)时，内部产生了大量的无水空间，空间在水底产生了大量的浮力，此时浮力大于整个上浮式升降曝气系统的重力，上浮式升降曝气系统开始上浮。下降状态时，可上浮装置在排气(或充水)时，原有的大量空间，被压扁(或充满水)，此时系统的浮力大大的降低。此时浮力小于整个上浮式升降曝气系统的重力，上浮式升降曝气系统开始下降。

所述的空气输送管路组件可以是单侧进气结构、双侧进气结构、或根据现场实际需要设置符合现场实际需要的多点进气机构形式，形状可以是圆形、矩形或其他形状；空气输送管路材质可以采用金属或非金属材质，也可以使用硬管或软管适用于各个使用环境。

所述的配重限位组件由纵向与横向限位调节装置结构、配重器部件、两头固定端系驳件组成；配重限位组件可以由各类金属制造与非金属材质制造。也可以采用金属与非金属材质混合制造。

纵向与横向限位调节装置的作用：与可上浮升力装置组件和曝气设备(含空气球输送管路组件)连接固定，通过高度限位装置上面的高度调节装置，调整所有曝气设备整体的高度误差，克服由于曝气池底部不平整给曝气设备带来高度误差。

配重器部件的作用：在曝气器系统工作时克服曝气系统带来的浮力，给上浮式升降曝气系统提供足够的重力，使之坐沉与曝气池底部，并起到防止系统移位的作用。

两头固定端系驳件的作用：用于将配重器部件与纵向与横向限位装置连接在一起，防止配重器限位组件移位。同时用于与上浮式升降曝气系统其它组件进行系驳连接。

所述的升降引导装置组件由提升用绳缆(含首端系驳件、尾端系驳件、空气输送管路组件限位器)、首/尾端提升支点组成。升降引导装置组件可以由各类金属制造与非金属材质制造。也可以采用金属与非金属材质混合制造；

提升用绳缆(含首端系驳件、尾端系驳件、空气输送管路组件限位器)的作用：用首、尾端系驳件将配套曝气系统、空气输送管路组件(用空气输送管路组件限位器对空气输送管路组件进行限位)、配重限位组件、可上浮升力装置组件连接起来，负责对整个上浮式升降曝气系统上浮和下降进行引导和限位，在可上浮升力装置组件无法使用的情况下，起到提升整个曝气系统的作用。

首/尾端提升支点的作用：为提升用绳缆提供支点与固定限位作用。首/尾端提升支点可以制作成滑轮形式、孔洞类形式或其他有助于系统提升的形状和结构。

上浮式升降曝气系统主要用于解决以往水处理过程中所使用的固定安装曝气系统造与实际工程使用中的诸多缺陷，使曝气器的维护与检修更加简便，使曝气系统做到曝气池不放空进行检修。始终让曝气系统处于稳定可靠的使用状态、使用维护成本大大降低、同时可以制造成任意形状、对水处理工况适应性更强，节约大量的生产制造成本。让最终用户在得到节能降耗产品的同时，得到使用更加简单、更加可靠、维护更简单曝气产品系统。

本具体实施方式主要用于替代传统的固定式曝气系统，较现有产品而言，有以下优点：

1)比较固定式曝气系统，采用上浮式升降曝气系统，大大降低了维护检修的难度，可以在不排空曝气池的情况下对曝气系统进行维护检修；

2)比较固定式曝气系统，采用上浮式升降曝气系统，可以任意时间维护曝气器，使曝气器达到最佳的使用效果，溶氧效率保持最佳状态，节约了大量的鼓风机能耗；

3)上浮式升降曝气系统的可上浮升力装置组件可以采用充/排气(水)结构，由适应实际使用工况的材质材料做成任意的形状和尺寸，适用于各类曝气池环境；

4)上浮式升降曝气系统可以随时从曝气池中取出，并在任意环境维护，维护环境可控，保护维护人员安全；

5)比较固定式曝气系统，采用上浮式升降曝气系统，可以适应很多的曝气池工况。使曝气系统使用更加简单，使曝气器长期达到最佳的使用效果；

6)上浮式升降曝气系统升降过程中无需吊车等大型吊装设备，由于是使用空气充入可上浮升力装置后就可以自动上升，根据单个曝气单元的大小仅需数人就可以简单操作，不需要使用大型吊车等吊具，大大节约了曝气系统升降过程中的吊具使用成本。

7)上浮式升降曝气系统的曝气设备，可以配套多种类型曝气设备以适应各种使用工况。

8)上浮式升降曝气系统所配用的曝气设备可以根据实际需要进行任意数量和类型组合成大小不同的曝气单元，可以增减调整相应组件的数量以及形状，以适应实际使用的需要。

9)上浮式升降曝气系统具备双重提升功能，一般采用可上浮升力装置进行系统提升工作。同时在可上浮升力装置故障无法工作时，可以使用升降引导装置组件代替可上浮升力装置组件的提升功能。系统更加安全可靠。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.上浮式升降曝气系统，其特征在于它包含系统配套曝气设备(1)、可上浮升力装置组件(2)、空气输送管路组件(3)、配重限位组件(4)、升降引导装置组件(5)；系统配套曝气设备(1)的下侧设置有可上浮升力装置组件(2)，空气输送管路组件(3)与系统配套曝气设备(1)的一端连接，在两端进气时，系统配套曝气设备1的首尾端都与空气输送管路组件3相连接，配重限位组件(4)与系统配套曝气设备(1)、可上浮升力装置组件(2)、升降引导装置组件(5)连接，空气输送管路组件(3)的一侧与系统配套曝气设备(1)的首尾端设置有升降引导装置组件(5)。

2.根据权利要求1所述的上浮式升降曝气系统，其特征在于所述的系统配套曝气设备可以采用无支撑骨架长筒曝气设备、有支撑骨架长筒曝气设备、管式曝气设备、盘式曝气设备。

3.根据权利要求1所述的上浮式升降曝气系统，其特征在于所述的可上浮升力装置组件由充/排气管、可上浮装置组成。

4.根据权利要求1所述的上浮式升降曝气系统，其特征在于所述的配重限位组件由纵向与横向限位调节装置结构、配重器部件、两头固定端系驳件组成。

5.根据权利要求1所述的上浮式升降曝气系统，其特征在于所述的升降引导装置组件由提升用绳缆、首/尾端提升支点组成；首尾端提升支点的数量可以根据上浮式升降曝气系统的大小来进行设置；同时升降引导装置组件可以作为上浮式升降曝气系统的备用提升装置来使用。

6.根据权利要求1所述的上浮式升降曝气系统，其特征在于它的工作原理为：

(一)、上浮式升降曝气系统处于曝气工作时的状态：在上浮式升降曝气系统所配套的曝气设备处于曝气工作的状态时，高压空气经由空气输送管路组件输送至曝气器设备，曝气设备正常进行曝气工作，将氧气充分溶解于水中，此时可上浮升力装置组件处于只有很小浮力的状态，虽然曝气设备与空气输送管路在正常工作时会产生一定的浮力，但由于配重限位组件与系统的其他组件的重力和固定力要大于曝气设备与空气输送管路在正常工作时会产生的浮力，此时上浮式升降曝气系统坐沉在曝气池底进行正常的曝气工作；

(二)、上浮式升降曝气系统上浮提升状态：将空气输送管路组件与整个高压空气管网断开，将可上浮升力装置管道连接上一定压力的空气源，给处于内部充水状态或中空被水压扁状态的可上浮升力装置组件充入空气，将可上浮升力装置内部的水排出或将中空压扁状态的可上浮升力装置充至鼓涨，并将升降引导装置绳缆放松，此时整个上浮式升降曝气系统的浮力大于配重限位组件和其他系统组件的重力之和，整个曝气系统在浮力的作用下开始上浮，然后经由升降引导装置将整个上浮式升降曝气系统引导至所需的上浮水面区域；上浮至水面后由维护人员视情况对曝气设备直接进行维护或拆除后移至曝气池外进行维护及检修；

(三)、上浮式升降曝气系统下降状态：将已经维护检修好的上浮式升降曝气系统，放置于安装区域的水面上，将可上浮升力装置组件管道与抽气设备或水源连接；对可上浮升力装置组件中空的内部进行抽空或对中空内部充水排出空气使之处于压扁状态或充满水的鼓涨排除空气状态，在无水源和抽气设备时，可以直接人工用手压扁；此时由于可上浮升力装置组件内部空气减少并大大降低浮力；配重系统组件的重力将大于其他组件所产生的浮力，整个上浮式升降曝气系统开始下沉，经由升降引导装置组件引导坐沉于曝气池底部相应布置区域并固定好升降引导装置绳缆；将空气输送管路组件与高压空气管网相连，高压空气管网的空气经由空气输送管输送至曝气器设备，上浮式升降曝气系统的曝气器设备在曝气池底部开始正常工作。