CN107188300A - 一种曝气装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种曝气装置，包括进气总管和设置在进气总管上的多个曝气组件，每个曝气组件包括进气支管、分气管和曝气管，进气支管的一端与进气总管连接，进气支管的另一端与分气管连接，分气管与曝气管连接，曝气管外层以纤维填料进行全包裹，曝气管管壁上均匀布置有多个曝气微孔。该装置提高了水体增氧效率、净化效率和光合作用效率，并且可以作为生物挂膜的骨架，为微生物的富集提供场所，通过生物挂膜促进水体COD、总氮总磷释放与分解，此外，由于微曝氧对于挂膜的微生物扰动较小，又为好氧微生物提供适宜环境，使水体好氧、厌氧、兼性微生物皆有，提高了水体氮磷分解速率。

Description

一种曝气装置

技术领域

本发明涉及水处理和生态修复技术领域，具体涉及一种曝气装置。

背景技术

中国是个水资源严重短缺的国家，水环境问题极为突出。为了满足人类社会可持续发展的需要和实现人与自然和谐发展，污染水体修复的研究和实践成为当前热点话题。目前，对于日益严重的河湖污染问题，水体曝气技术和生物挂膜技术具有成本低、见效快、不易产生二次污染等优点，成为水处理领域研究热点。

传统的水体曝气设备，难以产生微纳米级的细小气泡，溶氧率低、能耗高。而微纳米气泡发生装置能够产生直径在50微米和数十纳米之间的微小气泡，可快速地溶解于水体中，溶氧效率大大提高，具有很强的除杂质、除色、除臭、不堵塞、阻止藻类与细菌增生的特点，同时可有效地净化水质，在水环境治理中的应用前景极为广阔。

生物挂膜处理污水为微生物处理技术的主要方式，生物挂膜技术的原理是膜上微生物首先吸附附着水层有机物，由好氧层的好氧菌将其分解，再进入厌氧层进行厌氧分解，流动水层则将老化的生物膜冲掉以生长新的生物膜，如此往复以达到净化污水的目的。

现有技术中采用单独的增氧曝气设备给河道内的水体进行增氧，虽具有一定的增氧效果，但会对水体中的好氧菌生存繁殖产生抑制从而降低好氧处理效果。采用单独的人工仿真水草挂膜处理的作用区域是固定的，不具备增氧效果，对整个污染水域的净化效果有限。

因此，有必要提出一种新的技术方案。

发明内容

本发明的目的在于提供一种将微孔增氧、生物挂膜处理相结合的曝气装置。该装置可以大幅增加水的氧含量，提升水体的透明度，提高水体的净化效率，对于改变水质作用明显，并且可以作为生物挂膜的骨架，为微生物的富集提供场所，通过生物挂膜促进水体COD、总氮总磷释放与分解，有助于丰富水体微生物群，此外，该装置可为好氧微生物提供适宜环境，使水体好氧、厌氧、兼性微生物皆有，提高了水体氮磷分解速率。

本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明提供一种曝气装置，包括进气总管和设置在所述进气总管上的多个曝气组件，每个所述曝气组件包括进气支管、分气管和曝气管，所述进气支管的一端与所述进气总管连接，所述进气支管的另一端与所述分气管连接，所述分气管与所述曝气管连接，所述曝气管外层以纤维填料进行全包裹，所述曝气管管壁上均匀布置有多个曝气微孔。

进一步地，所述纤维填料由细丝状纤维混合编织而成，在编织过程中形成松环结构。

进一步地，所述曝气装置还包括空气泵，所述空气泵出气口与所述进气总管进气口连通。

进一步地，所述进气支管通过三通接头与所述进气总管连接。

进一步地，所述进气支管上设置有进气控制阀和止逆阀。

优选地，所述分气管上均匀布置有多根曝气管。

优选地，所述曝气管采用直径为4mm的pp软管。

优选地，所述曝气管外层以长度为10cm的pp纤维进行全包裹。

优选地，相邻两个所述曝气微孔之间的距离为10cm。

优选地，所述空气泵为气动泵或电动泵。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

1、本发明的曝气装置对水体总氮总磷去除率高，尤其对总氮去除效果显著。经过10-20天处理后，总氮(TN)由7.513mg/L降至0.893mg/L，总磷(TP)由0.089mg/L降至0.014mg/L。

2、本发明的曝气装置对于改变水质作用明显，经过10-20天处理后，水体的平均溶氧由6.3mg/L提高到13mg/L，可以大幅增加水的氧含量。

3、本发明的曝气装置对水体透明度提升显著，经过10-20天处理后，水体透明度由50cm提升到1.6m，使水体中的鱼类和水生生物能在充分的光合作用下健康成长，恢复水体原有的生态平衡。

4、本发明的曝气装置中的纤维填料可以作为生物挂膜的骨架，为微生物的富集提供场所，通过生物挂膜促进水体COD、总氮总磷释放与分解，有助于丰富水体微生物群；另外，微曝氧对于挂膜的微生物扰动较小，又为好氧微生物提供适宜环境，使水体好氧、厌氧、兼性微生物皆有，有利于提高分解氮磷速率。

附图说明

图1是本发明提供的曝气装置的结构示意图；

图2是本发明提供的曝气组件的结构示意图；

图3是本发明提供的曝气管的结构示意图；

图4是本发明提供的曝气装置的微曝氧效果图。

其中：1-进气总管，2-进气支管，3-分气管，4-纤维填料，5-进气控制阀，6-止逆阀，7-曝气管，8-进气总管进气口，9-三通接头，10-微气泡。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“多个”的含义是两个或两个以上，术语“相连”、“连接”等术语应做广义理解，例如，可以使固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以使直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

如图1和图2所示，本发明提供一种曝气装置，包括进气总管1和设置在所述进气总管1上的多个曝气组件，每个所述曝气组件由进气支管2、分气管3和曝气管7三部分构成，所述进气支管2的一端通过三通接头9与所述进气总管1连接，所述进气支管2的另一端与所述分气管3连接，多个所述曝气组件通过所述进气总管1中的送气管道并联使用。

需要说明的是，多个所述曝气组件也可以通过所述进气总管1中的送气管道串联使用。

所述曝气装置还包括空气泵(图中未示出)，所述空气泵出气口与所述进气总管进气口8相连。所述空气泵可以为气动泵，它的工作由设置在所述进气支管进气口上的进气控制阀5控制。所述进气控制阀5的开启度决定了所述曝气组件进气量的大小，是气量调节的执行机构。进气控制阀5由调压阀、电磁阀组成，当电磁阀接收到电信号，气源接通所述空气泵开始工作，通过所述空气泵可将空气压入水中，让空气中的氧气与水充分接触，以达到让部分氧气融入水中，增加水的含氧量，保证水体中好氧生物生长的需要。当然，所述空气泵也可以是电动泵，通过电信号控制电动泵工作。

所述进气支管2上设置有止逆阀6，所述止逆阀6是按由所述进气支管2向所述分气管3送气的气流方向呈单向开启，在所述分气管3压力大于所述进气支管2压力时，所述止逆阀自动关闭，可以避免出现水压倒灌现象。

具体实施中，可将止逆阀6设置为翻板式阀芯，结构简单、单向启闭可靠，易于维护。

为了保证止逆的可靠性，可将所述止逆阀6的阀门入口的端面设置为与水平面呈一大于90度且小于120度的仰角α，α可以取值为10-15度。

所述分气管3上均匀布置有多根曝气管7，所述曝气管7可以使用曝气软管，也可以选用金属管等硬质管，曝气管的空气阻力要求满足国家标准，技术人员可以根据工艺的要求来选择使用不同类型的曝气管。本发明优选使用直径为4mm的pp软管作为曝气管7，相邻两个所述曝气管7之间的距离为100-200mm。沿所述曝气管7的长度方向每间隔10cm设置一个曝气微孔作为曝气出口，所述曝气微孔的直径可以在1.5mm以下，优选为1mm。

如图3所示，所述曝气管7外层以纤维填料4进行全包裹，所述纤维填料4由细丝状纤维混合编织形成松环结构，这种细丝状的松环结构在水中能够分散形成浓密的网，一方面，可以作为生物挂膜的骨架，细菌、真菌、藻类、原生动物或后生动物的一种或多种微生物附着在生物挂膜表面，这些微生物以水体中的无机营养盐和部分有机污染物为养分，进行生长和新陈代谢，从而促进水体COD、总氮总磷释放与分解，有助于丰富水体微生物群；另一方面，可以使所述曝气管7在水中曝气形成的微气泡附着在所述松环结构上，微气泡与水体充分接触，使氧气充分溶解到水中，实现微曝氧效果，避免对挂膜的微生物产生扰动，为好氧微生物提供适宜环境，使水体好氧、厌氧、兼性微生物皆有，提高了分解氮磷速率，从而提高了水体净化效率。

此外，这种细丝状的松环结构还可以通过接触沉淀作用促使浮游植物沉降，有效防止“水华”发生，提高水体的透明度，使水体中的鱼类和水生生物能在充分的光合作用下健康成长，恢复水体原有的生态平衡，使水质达到地表水标准。

具体地，所述纤维填料4由10cm长pp纤维混合编织形成，所述纤维填料4之间具有很多微细的孔隙，形成毛细管构造，具有高吸水性和极强的吸附能力，更有利于微生物的负载增殖；曝气时微生物菌群附着状况改善，大大提高系统运行的稳定性，因而抗冲击能力强；不降解，不腐烂，使用年限相当长比真实水草更具优势；置于水中挂膜后与水着色相近，不影响景观，几乎适用于各种类型的污水处理厂和生物反应器一起的景观水体。

所述曝气管7的长度根据实际需求进行制定，使得所述纤维填料4的上端部没入水面下20-50cm。所述曝气管7的投放数量根据水体污染情况进行制定，一般水体污染越严重，所述曝气管7的投放量越大。

本发明的工作过程如下：

将所述曝气管7置于水中，所述曝气管外层表面积很大的纤维填料4在水体中形成浓密的网，吸附水体中大量的污染物和悬浮物，并逐渐在所述纤维填料4表面形成生物挂膜，生物挂膜表面附着有细菌、真菌、藻类、原生动物或后生动物的一种或多种微生物，开启所述空气泵，通过所述进气控制阀5控制每个所述曝气组件进气量，所述空气泵将空气送入所述进气总管1，所述进气总管1将空气送入所述进气支管2，所述进气支管2将空气送入所述分气管3，所述分气管3将空气送入所述曝气管7，最终空气通过所述曝气管7上的曝气微孔以大量的微气泡10形式附着在所述纤维填料4上，如图4所示，所述微气泡10与水体充分接触，使氧气充分溶解到水中，实现微曝氧效果，可以避免对挂膜的微生物产生扰动，为好氧微生物提供适宜环境，使水体好氧、厌氧、兼性微生物皆有，提高了分解氮磷速率，从而提高了水体净化效率。

所述纤维填料4可以是平均密度小于水的密度、等于水的密度或大于水的密度的纤维填料，本发明通过选择不同的所述纤维填料4，使挂膜后的所述纤维填料4在水中处于漂浮状态、悬浮状态或者沉入水底状态，附着于所述纤维填料4上的微气泡10与水体充分接触，使氧气充分溶解到水中，从而为生活在上层水域、中层水域或者底层水域的鱼类、哺乳动物、爬行动物、软件动物和一些虾类等提供氧气，使它们快速生长。

使用本发明装置，经过10-20天处理后，总氮(TN)由7.513mg/L降至0.893mg/L，总磷(TP)由0.089mg/L降至0.014mg/L，水体的平均溶氧由6.3mg/L提高到13mg/L，水体透明度由50cm提升到1.6m。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

1、本发明的曝气装置对水体总氮总磷去除率高，尤其对总氮去除效果显著。经过10-20天处理后，总氮(TN)由7.513mg/L降至0.893mg/L，总磷(TP)由0.089mg/L降至0.014mg/L。

2、本发明的曝气装置对于改变水质作用明显，经过10-20天处理后，水体的平均溶氧由6.3mg/L提高到13mg/L，可以大幅增加水的氧含量。

3、本发明的曝气装置对水体透明度提升显著，经过10-20天处理后，水体透明度由50cm提升到1.6m，使水体中的鱼类和水生生物能在充分的光合作用下健康成长，恢复水体原有的生态平衡。

4、本发明的曝气装置中的纤维填料可以作为生物挂膜的骨架，为微生物的富集提供场所，通过生物挂膜促进水体COD、总氮总磷释放与分解，有助于丰富水体微生物群；另外，微曝氧对于挂膜的微生物扰动较小，又为好氧微生物提供适宜环境，使水体好氧、厌氧、兼性微生物皆有，有利于提高分解氮磷速率。

以上所述是本发明的优选实施方式，应该指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种曝气装置，其特征在于，包括进气总管(1)和设置在所述进气总管(1)上的多个曝气组件，每个所述曝气组件包括进气支管(2)、分气管(3)和曝气管(7)，所述进气支管(2)的一端与所述进气总管(1)连接，所述进气支管(2)的另一端与所述分气管(3)连接，所述分气管(3)与所述曝气管(7)连接，所述曝气管(7)外层以纤维填料(4)进行全包裹，所述曝气管(7)管壁上均匀布置有多个曝气微孔。

2.根据权利要求1所述的曝气装置，其特征在于，所述纤维填料(4)由细丝状纤维混合编织而成，在编织过程中形成松环结构。

3.根据权利要求2所述的曝气装置，其特征在于，所述分气管(3)上均匀布置有多根曝气管(7)。

4.根据权利要求2或3所述的曝气装置，其特征在于，还包括空气泵，所述空气泵出气口与所述进气总管进气口(8)连通。

5.根据权利要求4所述的曝气装置，其特征在于，所述进气支管(2)通过三通接头(9)与所述进气总管(1)连接。

6.根据权利要求5所述的曝气装置，其特征在于，所述进气支管(2)上设置有进气控制阀(5)和止逆阀(6)。

7.根据权利要求1所述的曝气装置，其特征在于，所述曝气管(7)采用直径为4mm的pp软管。

8.根据权利要求7所述的曝气装置，其特征在于，所述曝气管(7)外层以长度为10cm的pp纤维进行全包裹。

9.根据权利要求1所述的曝气装置，其特征在于，相邻两个所述曝气微孔之间的距离为10cm。

10.根据权利要求4所述的曝气装置，其特征在于，所述空气泵为气动泵或电动泵。