CN107067932B - 一种曝气效果的模拟实验装置 - Google Patents

Abstract

一种不同水压条件下曝气效果的模拟实验装置，包括：曝气系统，由气泵与曝气头连接组成；反应器系统，包括带有法兰盘的反应器筒体，法兰盘上设置有三个以上的接口，曝气头设置在反应器筒体底部；测量系统，包括分别设置在法兰盘接口上的DO探头和压力变送器；本发明主要由高透有机高分子管材制成，设计为圆柱体结构，对不同的气泵性能可绘制其压力—溶氧工作曲线，同时可选择不同的曝气头进行不同水压条件下的曝气效果评价；其工作压力即为曝气泵不断工作释放在密闭反应器筒体中累积的压力。具有可视性好，操作便捷，占地面积小，符合人体工学设计等特点，可实现几十倍的实际比例模拟，满足教学实验和科学研究的需要。

Description

一种曝气效果的模拟实验装置

技术领域

本发明属于水处理技术领域，涉及模拟实验，特别涉及一种不同水深压力条件下曝气效果的模拟实验装置。

背景技术

如城镇污水厂广泛采用好氧曝气生物处理，河流的自净能力评价，水源地水库的水质保证都是关于水中氧量的考据。曝气效果一方面取决于气泵的动力，同时也与水深相关。水压与曝气量相关，同一功率的气泵，其曝气效果随水压增大而减小，并直接影响着工况。观察比较不同水深的曝气效果是非常必要的，但实地较为困难，尤其是数十米湖库的水下工作更为困难。

基于小型模块的一体化模拟不同水深下曝气系统工作状态的实验教学装置尚缺。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种不同水压条件下曝气效果的模拟实验装置，装置由高透有机高分子管材制成，包括气泵、曝气头、实验组件、法兰盘、接口等，装置设计为圆柱体结构，对不同的气泵性能可绘制其压力—溶氧工作曲线，同时可选择不同的曝气头进行不同水压条件下的曝气效果评价；具有可视性好，操作便捷，占地面积小，符合人体工学设计等特点，可实现几十倍的实际比例模拟，满足教学实验和科学研究的需要。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种不同水压条件下曝气效果的模拟实验装置，包括：

曝气系统，由气泵1-1与曝气头1-2连接组成；

反应器系统，包括带有法兰盘2-2的反应器筒体2-1，法兰盘2-2上设置有三个以上的接口，曝气头1-2设置在反应器筒体2-1底部；

测量系统，包括分别设置在法兰盘2-2接口上的DO探头3-1和压力变送器3-2。

所述曝气头1-2可采用微孔管式曝气头、切割旋混式曝气器或者气盘石曝气器等。

所述压力变送器3-2有显示屏，用以实时显示当前压力。

所述压力变送器3-2设置有最大保护压力值，当反应器系统内部压力达最大压力后，压力变送器3-2输出信号及时关闭气泵1-1。

所述DO探头3-1有显示屏，用以实时显示反应器筒体2-1中水的溶解氧含量。

所述反应器筒体2-1密闭情况下的筒内工作压力即为曝气泵1-1不断工作释放在反应器筒体2-1中累积的压力。

所述反应器筒体2-1由高透的亚克力PMMA管材制作，其耐压程度可实现几十倍压力的实际比例模拟。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1）反应器筒体采用如亚克力（PMMA）等透明管材制成，高透可视，方便观察，尤其满足实验教学中的演示要求。

2）整机尺寸为500×1500（直径×高），便于移动，其尺寸符合人体工学设计。

3）DO探头可实时检测水中DO的变化情况，方便读数，记录，得到压力~DO的关系曲线。

4）压力变送器组件置于法兰盘上，保证装置结构紧凑且可实时观测，能同时实现压力输出和安全控制，且维持操作台整洁美观。

5）密闭反应器内的工作压力即为气泵的释放压力，可实现几十倍的实际比例模拟，满足教学实验和科学研究的需要。

附图说明

图1是本发明结构示意图。

图2是本发明法兰盘结构示意图（俯视图）。

具体实施方式

下面结合附图和实施例详细说明本发明的实施方式。

如图1和图2所示，本发明一种不同水压条件下曝气效果的模拟实验装置，包括：曝气系统，由气泵1-1与曝气头1-2连接组成；反应器系统，包括带有法兰盘2-2的透明的反应器筒体2-1，曝气头1-2设置于反应器筒体2-1底部；为避免频繁拆卸，法兰盘2-2上设置有三个以上预置隔板连接口，本实施例中设置五个，分别为ABCDE，可以用于连接多种类型的曝气头1-2、DO探头3-1、压力变送器3-2等实验所需组件，BCD隔板连接口于法兰盘2-2内侧可预先接好待测的各曝气头，法兰盘2-2由螺栓固定连接。在法兰盘2-2外侧气泵1-1选择BCD之一的待测口连接隔板接口，其余两个隔板接口则用快插专用堵头。

根据以上结构，本发明的工作过程是：

确保电路和气管路的安全连接，将反应器筒体2-1注水至上部，剩少许空气空隙间隔，之后安装拧紧法兰盘2-2。在压力变送器3-2上设定上限保护压力。打开气泵1-1开关，气泵1-1所送气流不断进入反应器筒体2-1，自反应器底部的曝气头1-2释放到反应器系统，并自形成系统水压。DO探头3-1浸于反应器筒体2-1内的上水面以下，通过DO探头3-1可以在线测出水中溶解氧的含量及随压力增加的趋势关系。法兰盘2-2上安装的压力变送器3-2获得实时的压力读值，指示模拟水深增大的水压示数。

本装置可开展测量不同曝气头的曝气效果实验，具体工作过程为：确保电路和气管路的安全连接，将置于反应器筒体2-1内的不同曝气头1-2与法兰盘2-2内侧的隔板接口如C相连接，气泵1-1在法兰盘2-2外侧与其通过隔板接口C相连。

为不用打开操作，曝气头1-2可事先对应BCD选择连接在反应器筒体2-1内，通过隔板接头，气泵1-1在法兰盘2-2外只需要方便的换对应的BCD隔板接口位，插上即可。不用的则用堵头塞上。

注水至反应器筒体2-1上部剩少许空气空隙处即可，安装并固定法兰盘2-2。打开气泵1-1开关，气体由管路进入反应器筒体2-1，并经底部的曝气头1-2释放到密闭体系中，同时形成水压。法兰盘2-2上的DO探头3-1固定置于反应器上水面以下，通过DO探头3-1可以测出水中溶解氧的含量随压力增加的变化趋势。压力变送器探头3-2置于法兰盘2-2上。随着气泵1-1不断曝气的进行，密闭反应器筒体2-1中的压力逐渐提高，这即模拟了随着水深增大，水压不断增大的效果。记录时间和对应时间的压力变送器读数、DO探头读数。得到不同压力条件下的气泵-曝气头组的释氧效果曲线。

打开快插隔板接头堵头，连通大气，释放反应器筒体2-1内压力。将气泵1-1与另一待评测位（如B）的曝气头1-2连接，重复上述步骤，记录其他曝气头对应时间的压力变送器读数、DO探头读数。将不同曝气头的压力、DO数据汇总并绘制P-DO水压-溶解氧图像，比较判断不同曝气头的曝气效果。

本装置还可开展测量不同气泵气压曝气效果的实验，具体工作过程为：将反应器筒体2-1注水至上部，剩少许空气空隙，之后安装固定法兰盘2-2。确保电路和气管路的安全连接，将选定气泵1-1与法兰盘2-2上的隔板接口C对应的曝气头1-2相连接。其余B、D 隔板接口的法兰盘2-2外侧分别连快插专用堵头封闭。在压力变送器3-2上设定上限保护压力。连接并打开某气泵1-1开关，气体经反应器筒体2-1底部固定的曝气头1-2释放到密闭的反应器筒体2-1并形成压力。DO探头3-1浸于反应器筒体2-1上水面以下，通过DO探头3-1可以在线测出水中溶解氧的含量及随该气泵1-1不断充氧压力增加的趋势关系。法兰盘2-2上安装的压力变送器3-2获得实时的压力读值，指示模拟水深增大的水压示数。

打开法兰盘上2-2上的任意接头堵头，释放反应器筒体2-1内压力，更换气泵1-1，重复上述步骤，记录不同类型气泵1-1气压曝气效果的实验数据。获得对应时间的压力变送器3-2和DO探头3-1读数。将不同类型气泵的工作压力、DO数据汇总并绘制P-DO水压-溶解氧图像，比较判断不同气泵的曝气效果质量。

Claims (6)

1.一种曝气效果的模拟实验装置，能够应用于不同水压条件、不同曝气头以及不同气泵气压对曝气效果的模拟，所述模拟实验装置包括：

曝气系统，由气泵（1-1）与曝气头（1-2）连接组成；

反应器系统，包括带有法兰盘（2-2）的反应器筒体（2-1），法兰盘（2-2）上设置有五个隔板接口，分别为ABCDE，曝气头（1-2）设置在反应器筒体（2-1）底部；

测量系统，包括分别设置在法兰盘（2-2）隔板接口AE上的DO探头（3-1）和压力变送器（3-2）；

不同水压条件下曝气效果模拟实验方法为：

隔板接口BCD于法兰盘（2-2）内侧预先接好待测的各曝气头，法兰盘2-2由螺栓固定连接，在法兰盘（2-2）外侧气泵（1-1）选择隔板接口BCD之一的待测口连接隔板接口，其余两个隔板接口则用快插专用堵头封闭；确保电路和气管路的安全连接，将反应器筒体（2-1）注水至上部，剩少许空气空隙间隔，之后安装拧紧法兰盘（2-2）；在压力变送器（3-2）上设定上限保护压力；打开气泵（1-1）开关，气泵（1-1）所送气流不断进入反应器筒体（2-1），自反应器底部的曝气头（1-2）释放到反应器系统，并自形成系统水压；DO探头（3-1）浸于反应器筒体（2-1）内的上水面以下，通过DO探头（3-1）在线测出水中溶解氧的含量及随压力增加的趋势关系，法兰盘（2-2）上安装的压力变送器（3-2）获得实时的压力读值，指示模拟水深增大的水压示数；所述反应器筒体（2-1）密闭情况下的筒内工作压力即为曝气泵（1-1）不断工作释放在反应器筒体（2-1）中累积的压力；

不同曝气头的曝气效果模拟实验过程为：

确保电路和气管路的安全连接，将置于反应器筒体（2-1）内的不同曝气头（1-2）与法兰盘（2-2）内侧的隔板接口C相连接，其余的隔板接口则用快插专用堵头封闭；气泵（1-1）在法兰盘（2-2）外侧与其通过隔板接口C相连；

注水至反应器筒体（2-1）上部剩少许空气空隙处，安装并固定法兰盘（2-2）；打开气泵（1-1）开关，气体由管路进入反应器筒体（2-1），并经底部的曝气头（1-2）释放到密闭体系中，同时形成水压；法兰盘（2-2）上的DO探头3-1固定置于反应器上水面以下，通过DO探头（3-1）测出水中溶解氧的含量随压力增加的变化趋势；压力变送器探头（3-2）置于法兰盘（2-2）上；随着气泵（1-1）不断曝气的进行，密闭反应器筒体（2-1）中的压力逐渐提高，即模拟了随着水深增大，水压不断增大的效果；记录时间和对应时间的压力变送器读数、DO探头读数；得到不同压力条件下的气泵-曝气头组的释氧效果曲线；

打开快插隔板接头堵头，连通大气，释放反应器筒体（2-1）内压力；将气泵（1-1）与待评测位B的曝气头（1-2）连接，重复上述实验过程，记录其他曝气头对应时间的压力变送器读数、DO探头读数；将不同曝气头的压力、DO数据汇总并绘制P-DO水压-溶解氧图像，比较判断不同曝气头的曝气效果；

不同气泵气压曝气效果模拟实验过程为：

将反应器筒体（2-1）注水至上部，剩空气空隙，之后安装固定法兰盘（2-2）；确保电路和气管路的安全连接，将选定气泵（1-1）与法兰盘（2-2）上的隔板接口C对应的曝气头（1-2）相连接；其余隔板接口BD的法兰盘（2-2）外侧分别连快插专用堵头封闭；在压力变送器3-2上设定上限保护压力；连接并打开某气泵（1-1）开关，气体经反应器筒体（2-1）底部固定的曝气头（1-2）释放到密闭的反应器筒体（2-1）并形成压力；DO探头（3-1）浸于反应器筒体（2-1）上水面以下，通过DO探头（3-1）在线测出水中溶解氧的含量及随该气泵（1-1）不断充氧压力增加的趋势关系；法兰盘（2-2）上安装的压力变送器3-2获得实时的压力读值，指示模拟水深增大的水压示数；

打开法兰盘上（2-2）上的任意接头堵头，释放反应器筒体（2-1）内压力，更换气泵（1-1），重复上述步骤，记录不同类型气泵（1-1）气压曝气效果的实验数据；获得对应时间的压力变送器（3-2）和DO探头（3-1）读数；将不同类型气泵的工作压力、DO数据汇总并绘制P-DO水压-溶解氧图像，比较判断不同气泵的曝气效果质量。

2.根据权利要求1所述曝气效果的模拟实验装置，其特征在于，所述曝气头（1-2）采用微孔管式曝气头、切割旋混式曝气器或者气盘石曝气器。

3.根据权利要求1所述曝气效果的模拟实验装置，其特征在于，所述压力变送器（3-2）有显示屏，用以实时显示当前压力。

4.根据权利要求1所述曝气效果的模拟实验装置，其特征在于，所述压力变送器（3-2）设置有最大保护压力值，当反应器系统内部压力达最大压力后，压力变送器（3-2）输出信号及时关闭气泵（1-1）。

5.根据权利要求1所述曝气效果的模拟实验装置，其特征在于，所述DO探头（3-1）有显示屏，用以实时显示反应器筒体（2-1）中水的溶解氧含量。

6.根据权利要求1所述曝气效果的模拟实验装置，其特征在于，所述反应器筒体（2-1）由高透的亚克力PMMA管材制作。

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