CN104787906A - 分区循环鼓风增氧机及其方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种分区循环鼓风增氧机及其方法。包括环形浮箱与中心浮筒连接组成一体化浮岛型浮箱、曝气管、微孔曝气头，中心浮筒内设置小型高压风机，小型高压风机通过输气管、自转式空气分配器连接曝气管和微孔曝气头。自转式空气分配器由旋转内筒和固定外筒组成，固定外筒的内环和外环之间分隔成多个腔室，每个腔室的内环壁上设有开口，外环壁上设有曝气管接口，旋转内筒连接输气管，旋转内筒壁上设有侧向喷气槽和切向喷射气嘴、径向喷射气嘴。小型高压风机的高压气流通过自转式空气分配器来实现依次循环向多个固定区域曝气增氧，成倍扩大了服务水体体积，达到了提高氧转移系数的目的，增氧机的增氧能力和动力效率大幅提高。
Description
技术领域
本发明涉及曝气增氧机械，具体涉及一种分区循环鼓风增氧机及其方法，适用于景观水体、水产养殖、污水处理等领域。
背景技术
一般说来向水中增氧的装置从原理上可以分为机械曝气、鼓风曝气和射流曝气。现有技术中，机械曝气广泛应用于水产养殖和污水处理，它是利用叶轮或叶片在水体表面的旋转产生剪切作用向水中充氧，效率较低，能源浪费较多；鼓风曝气是利用鼓风机产生高压气流，然后通过专门输送管道及曝气装置向水中充氧，其充氧效率高，但设备多，投资大，而且需要较大的场地安置鼓风机房等设施；射流曝气是根据水射器的原理，利用高速水流产生负压吸入空气后与水混合成气水混合物，再射入水中，从而起到向水中充氧的目的，其吸入的空气量较少，因此曝气效果不是很理想，实际工程应用较少。
衡量增氧机性能指标主要有两个，一是增氧能力，二是动力效率，其中增氧能力：Q=0.55×V×Klas，(kgO2/h)，V为水体体积，Klas为氧转移系数，动力效率E=Q/N(kgO2/KW·h)。可见提高曝气性能关键在于增大服务水体体积，提高氧转移系数。服务水体体积与潜水深度以及服务面积有关，氧转移系数与曝气方式和气泡直径大小有关。对于同一台鼓风曝气机来说，在某个潜水深度，其服务有效面积能力的是一定的，因此，现有曝气方式无法有效增加服务水体体积。
对于水产养殖或景观水体水质改善而言，向固定的区域曝气会使水中溶解氧很快达到饱和状态，持续开机曝气会造成能源浪费。
发明内容
本发明就是针对上述现有技术的不足，提供一种分区循环鼓风增氧机及其方法，采用分区循环曝气的方法，达到间歇曝气增氧目的，提高氧转移系数，使增氧机增氧能力和动力效率都会大幅提高。
本发明的技术方案是，分区循环鼓风增氧机，包括环形浮箱、小型高压风机、曝气管、微孔曝气头、吸气管、输气管、中心浮筒，环形浮箱与中心浮筒连接组成一体化浮岛型浮箱，小型高压风机设置在中心浮筒内，小型高压风机出口通过输气管连接曝气管，曝气管上设置微孔曝气头，小型高压风机进口连接吸气管，中心浮筒的上部设有防水透气孔；
其特征是：设有自转式空气分配器，自转式空气分配器设置在所述输气管与曝气管之间，输气管通过自转式空气分配器连接曝气管；所述自转式空气分配器由旋转内筒和固定外筒组成，旋转内筒设置在固定外筒内；固定外筒由内环和外环构成，内环和外环之间通过隔板分隔成多个腔室，每个腔室的内环壁上设有开口，每个腔室的外环壁上设有曝气管接口，曝气管接口连接曝气管；旋转内筒连接所述输气管，旋转内筒壁上设有一个侧向喷气槽，侧向喷气槽上沿切向和径向分别开有切向喷射气嘴和径向喷射气嘴，高压气流通过切向喷射气嘴向外喷气，推动旋转内筒旋转，高压气流通过径向喷射气嘴向外喷气，起到分流作用和调节内筒的旋转速度，喷射进入腔室的高压气体通过曝气管上设置的微孔曝气头向水中扩散、增氧。
所述自转式空气分配器设有上方固定旋转轴承、下方固定旋转轴承，旋转内筒通过上方固定旋转轴承、下方固定旋转轴承安装在固定外筒内。
所述输气管设有拱弯，拱弯的拱顶高于中心浮筒顶面。
所述自转式空气分配器与小型高压风机连接的输气管上设有连接法兰盘。
一种采用分区循环鼓风增氧机进行分区循环曝气增氧的方法，其特征在于步骤如下：
（1）将小型高压风机产生的高压气体通过输气管输送到自转式空气分配器中；
（2）自转式空气分配器按顺序将高压气体平均分配到固定外筒上划分的各个腔室中；
（3）通过与各腔室连接的曝气管将高压气输送到微孔曝气头中，再扩散到水中，达到依次循环向多个固定区域曝气增氧的目的。
本发明结构合理简单、生产制造容易、方法科学先进、使用方便。小型高压风机产生高压气流，通过输气管输送到自转式空气分配器中，高压气流首先进入到上、下分别安装有上方固定旋转轴承、下方固定旋转轴承的旋转内筒内，由于旋转内筒壁上设有一个侧向喷气槽，侧向喷气槽沿切向和径向分别开有切向喷射气嘴和径向喷射气嘴，因此，高压气流可以通过切向喷射气嘴向外喷气，切向喷射的反作用力推动内筒旋转，切向喷射气嘴喷出的气体依次进入固定外筒各个腔室，通过连接腔室的曝气管及曝气管上的微孔曝气头向水中扩散，起到增氧的效果。高压气流通过径向喷射气嘴向外喷气，径向喷射气嘴向外喷的气体与切向喷射气嘴喷出的气体一起进入固定外筒各个腔室，通过连接腔室的曝气管及曝气管上的微孔曝气头向水中扩散。高压气流通过径向喷射气嘴向外喷气，起到分流作用，同时达到调节内筒的旋转速度。
本发明的重要特征是设计了自转式空气分配器，自转式空气分配器可以实现分区循环曝气，分区循环曝气方法就是依次循环向多个固定区域曝气，本发明中，表现为高压气流依次进入固定外筒各个腔室，通过连接腔室的曝气管及曝气管上的微孔曝气头向水中扩散，实现增氧。现有方法是向固定的区域持续曝气，水中溶解氧随时间变化规律是直线上升很快达到饱和状态，持续曝气会造成资源的浪费。分区循环曝气可以使水中溶解氧在一定范围波动，给再次曝气留下了增加溶解氧浓度的空间。这种方法既成倍扩大服务水体体积，又达到间歇曝气增氧目的，提高氧转移系数，因此增氧机增氧能力和动力效率都会大幅提高。
自转式空气分配器结构简单，主要由固定外筒和旋转内筒组成，固定外筒根据需要分割成N个腔室，旋转内筒仅开一个侧向喷气槽，小型高压风机（鼓风增氧机）的高压气流通过侧向喷气槽上设置的切向喷射气嘴喷出，其反作用力使旋转内筒旋转，侧向喷气槽面对某个腔室，就给这个腔室供气，侧向喷气槽上设计了径向调节气嘴，起到分流作用，调节旋转内筒的旋转速度。进入到腔室的气体通过曝气管及微孔曝气头向水中曝气。自转式空气分配器实现了分区循环曝气增氧功能。
本发明具有以下有益效果:
第一，本发明采用分区循环曝气增氧的新方法，依次循环向多个固定区域曝气增氧，成倍扩大了服务水体体积，达到了提高氧转移系数的目的，增氧机的增氧能力和动力效率大幅提高。
第二，不采用任何电机控制增氧机旋转或者利用外界作用力使得增氧机旋转，而是通过切向喷射气嘴喷出的高压气体的反作用力，在旋转内筒上产生推力，使得旋转内筒旋转，从而实现分区增氧的目的，达到间歇增氧的效果。
第三，本发明的旋转内筒的侧向喷气槽内开设有径向调节气嘴，起到分流作用，从而达到控制旋转内筒旋转速度的目的。
第四，本发明区别于传统的鼓风曝气系统中鼓风机与布气系统分建的方式，采用一体化设计，利于增氧机的安装。
对市场实施可能性和经济效益预测分析：本发明对于景观水体、水产养殖殖、污水处理等领域提供了高效、可靠的增氧设备，具有广阔的市场前景。
附图说明
图1是本发明的整体结构示意图。
图2是本发明的自旋转分配器部分结构示意图。
图3是本发明的自旋转分配器俯视方向结构示意图。
图4是本发明的侧向喷气槽内的结构示意图。
图中: 1防水透气孔、2环形浮箱、3小型高压风机、4曝气管、5自转式空气分配器、6微孔曝气头、7上方固定旋转轴承、8下方固定旋转轴承、9旋转内筒、10曝气管接口、11固定外筒、12吸气管、13输气管、14径向调节气嘴、15切向喷射气嘴、16中心浮筒、17连接法兰盘、18侧向喷气槽。
具体实施方式
下面结合附图和附图说明对本发明作进一步说明。
分区循环鼓风增氧机，由环形浮箱2、小型高压风机3、曝气管4、微孔曝气头6、吸气管12、输气管13、中心浮筒16、自转式空气分配器5等安装连接组成，环形浮箱2与中心浮筒16连接组成一体化浮岛型浮箱，小型高压风机3设置在中心浮筒16内，小型高压风机3出口连接输气管13，输气管13通过自转式空气分配器5连接曝气管4，曝气管4上设置微孔曝气头6，小型高压风机3进口连接吸气管12，中心浮筒16的上部设有防水透气孔1。输气管13设有向上的拱弯，拱弯的拱顶高于中心浮筒16顶面，保证小型高压风机3避免进水，从而保证小型高压风机3的安全性。
自转式空气分配器5由旋转内筒9和固定外筒11组成，自转式空气分配器5设有上方固定旋转轴承7、下方固定旋转轴承8，旋转内筒9通过上方固定旋转轴承7、下方固定旋转轴承8安装在固定外筒11内。固定外筒11由内环和外环构成，将内环和外环之间通过隔板分隔成多个腔室，每个腔室的内环壁上均设置开口，每个腔室的外环壁上均设置曝气管接口10，曝气管接口10连接曝气管4，旋转内筒9连接输气管13，旋转内筒9壁上设置一个侧向喷气槽18，侧向喷气槽18上沿切向和径向分别开有切向喷射气嘴15和径向喷射气嘴14，高压气流通过切向喷射气嘴15向外喷气，推动旋转内筒9旋转，高压气流通过径向喷射气嘴14向外喷气，起到分流作用和调节内筒9的旋转速度，喷射进入腔室的高压气体通过曝气管4上设置的微孔曝气头6向水中扩散、增氧。
实际运行中，主要包括的步骤如下：（1）小型高压风机3产生高压气流，将小型高压风机3产生的高压气体通过输气管13输送到自转式空气分配器5中；（2）自转式空气分配器5按顺序将高压气体平均分配到固定外筒上划分的各个腔室中；具体为，高压气流首先进入到上、下分别安装有上方固定旋转轴承7、下方固定旋转轴承8的旋转内筒9内，旋转内筒9壁上设置有一个侧向喷气槽18，侧向喷气槽18沿切向和径向分别开有切向喷射气嘴15和径向喷射气嘴14，高压气流可以通过切向喷射气嘴15向外喷气，切向喷射的反作用力推动旋转内筒9旋转，从而切向喷射气嘴14喷出的气体依次进入固定外筒11各个腔室；（3）通过与各腔室连接的曝气管4将高压气输送到微孔曝气头6中，再扩散到水中，起到增氧的效果，达到依次循环向多个固定区域曝气增氧的目的。
Claims (5)
1. 一种分区循环鼓风增氧机，包括环形浮箱（2）、小型高压风机（3）、曝气管（4）、微孔曝气头（6）、吸气管（12）、输气管（13）、中心浮筒（16），环形浮箱（2）与中心浮筒（16）连接组成一体化浮岛型浮箱，小型高压风机（3）设置在中心浮筒（16）内，小型高压风机（3）出口通过输气管（13）连接曝气管（4），曝气管（4）上设置微孔曝气头（6），小型高压风机（3）进口连接吸气管（12），中心浮筒（16）的上部设有防水透气孔（1）；
其特征是：设有自转式空气分配器（5），自转式空气分配器（5）设置在所述输气管（13）与曝气管（4）之间，输气管（13）通过自转式空气分配器（5）连接曝气管（4）；所述自转式空气分配器（5）由旋转内筒（9）和固定外筒（11）组成，旋转内筒（9）设置在固定外筒（11）内；固定外筒（11）由内环和外环构成，内环和外环之间通过隔板分隔成多个腔室，每个腔室的内环壁上设有开口，每个腔室的外环壁上设有曝气管接口（10），曝气管接口（10）连接曝气管（4）；旋转内筒（9）连接所述输气管（13），旋转内筒（9）壁上设有一个侧向喷气槽（18），侧向喷气槽（18）上沿切向和径向分别开有切向喷射气嘴（15）和径向喷射气嘴（14），高压气流通过切向喷射气嘴（15）向外喷气，推动旋转内筒（9）旋转，高压气流通过径向喷射气嘴（14）向外喷气，起到分流作用和调节内筒（9）的旋转速度，喷射进入腔室的高压气体通过曝气管（4）上设置的微孔曝气头（6）向水中扩散、增氧。
2. 如权利要求1所述的分区循环鼓风增氧机，其特征是：所述自转式空气分配器（5）设有上方固定旋转轴承（7）、下方固定旋转轴承（8），旋转内筒（9）通过上方固定旋转轴承（7）、下方固定旋转轴承（8）安装在固定外筒（11）内。
3. 如权利要求1所述的分区循环鼓风增氧机，其特征是：所述输气管（13）设有拱弯，拱弯的拱顶高于中心浮筒（16）顶面。
4. 如权利要求1所述的分区循环鼓风增氧机，其特征是：所述自转式空气分配器与小型高压风机（3）连接的输气管（13）上设有连接法兰盘（17）。
5. 一种采用如权利要求1-4任意一项权利要求所述的分区循环鼓风增氧机进行分区循环曝气增氧的方法，其特征在于步骤如下：
（1）将小型高压风机（3）产生的高压气体通过输气管（13）输送到自转式空气分配器（5）中；
（2）自转式空气分配器（5）按顺序将高压气体平均分配到固定外筒（11）上划分的各个腔室中；
（3）通过与各腔室连接的曝气管（4）将高压气输送到微孔曝气头（6）中，再扩散到水中，达到依次循环向多个固定区域曝气增氧的目的。
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