CN108002519B - 一种全覆盖曝气系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种全覆盖曝气系统，包括曝气干管，与曝气干管连接的若干根曝气支管，所述每根曝气支管均设置有至少一个接插口，每一接插口用于连接一组旋转曝气装置；所述旋转曝气装置包括设置在所述接插口两边的第一穿孔曝气管和第二穿孔曝气管，所述第一穿孔曝气管和第二穿孔曝气管的开孔分别朝向两侧，使得所述旋转曝气装置在曝气时产生的气体反作用力推动穿孔曝气管形成自动旋转。该系统主要应用在水处理生物预处理过程中，通过在池底布置旋转曝气管，利用单侧曝气时产生的气体反作用力推动曝气管旋转，扩大了曝气面积，即可保证生物填料的有效流化，又可避免池底部产生积泥。
Description
技术领域
本发明涉及一种全覆盖曝气系统。该系统主要应用在水处理生物预处理过程中，通过在池底布置旋转曝气管，利用曝气时产生的气体反作用力推动曝气管旋转，扩大了曝气面积，既可保证生物填料的有效流化，又可避免池底部产生积泥。
背景技术
生物接触氧化池是水厂中常见的处理构筑物之一，它通过生物作用加强了对水中有机物和氨氮的去除，因此是给水预处理工艺中广泛使用的处理构筑物。为了提高生物处理效果，常在池中投加生物填料，并适当曝气。生物填料主要由载体和生物膜组成，由于外部条件不断变化，生物填料的活性也会随之变化。为了保证生物填料的稳定性，生物接触氧化池底部通常设曝气系统。曝气系统除充氧作用外，还起到流化生物填料的作用。传统的曝气系统为池底布置穿孔曝气管，这种固定式的曝气管间距较大，容易出现曝气盲区，使生物填料通在水面漂浮或在池底沉积，变为“死球”降低生物膜活性，进而降低生物接触氧化池的处理效果。另外，曝气管之间的曝气盲区也容易产生池底积泥，时间久了底泥产生板结，不利于生物接触氧化池的正常运行。因此，提高生物接触氧化池曝气系统的科学性与合理性是十分重要的。
另外，传统的穿孔曝气管采用双侧开孔并固定在池底，单侧曝气产生的水平推力被另一侧曝气产生的水平推力抵消，并未有效做功，造成能量浪费。因此，如何充分利用曝气时产生的气体动力做有用功也是有重要意义的。
发明内容
本发明目的是提供一种全覆盖曝气系统,通过特定的曝气管开孔方法，可充分利用曝气时产生的气体反作用力，驱动曝气管自动旋转,保证生物填料的有效流化，同时避免池底部产生积泥。该曝气系统适合各种使用生物接触氧化工艺的新建或改造项目。
为了实现上述目的，本发明的技术方案是：一种全覆盖曝气系统，包括曝气干管，与曝气干管连接的若干根曝气支管，其特征在于所述每根曝气支管均设置有若干接插口，每一接插口用于连接一组旋转曝气装置，使得所述旋转曝气装置形成N排M列的矩阵排列；所述旋转曝气装置包括设置在所述接插口两边的第一穿孔曝气管和第二穿孔曝气管，所述第一穿孔曝气管和第二穿孔曝气管的开孔分别朝向两侧，使得所述旋转曝气装置在曝气时产生的气体反作用力推动穿孔曝气管形成自动旋转，且相邻两个旋转曝气装置接插口的距离小于第一穿孔曝气管或第二穿孔曝气管的长度。
进一步地，所述旋转曝气装置包括一转动装置，所述转动装置的中间端开孔朝上，通过转动装置与曝气支管连接，所述转动装置的一端与第一穿孔曝气管连接，所述转动装置的另一端与第二穿孔曝气管连接。
进一步地，所述穿孔曝气管开孔直径为4~5毫米，开孔方向为水平方向向下呈 30~45度。
进一步地，所述曝气干管管径为DN，DN取值为150mm至200mm，曝气支管管径为40mm至50mm。
进一步地，所述第一穿孔曝气管和第二穿孔曝气管的管内气体设计流速5m/s~10m/s。
进一步地，所述转动装置包括与曝气支管接插口配合的接头，以及设置于所述接头外的轴承，所述轴承采用耐腐蚀耐摩擦材质，优选为不锈钢或高温陶瓷。
进一步地，第一穿孔曝气管的开孔位置为L1=2a（X-1）+a，其中X代表中央至外端第X个曝气孔，L1为该曝气孔至中心距离，a为曝气孔的开孔间距，通常取值5厘米至20厘米；第二穿孔曝气管的开孔位置为L2=2aX，其中X代表中央至外端第X个曝气孔，L2为该曝气孔至中心距离。
进一步地，每行或每列的相邻两个旋转曝气装置的旋转方向相反，即其中一个旋转曝气装置的旋转方向为顺时针，另一个旋转曝气装置的旋转方向为逆时针，旋转曝气装置的旋转半径为R，每行中各旋转曝气装置之间距离为D1，每列中各旋转曝气装置之间距离为D2，则D1=D2=(2^0.5/2)R，从而既可避免相邻曝气管旋转时互相碰撞阻挡，又可实现曝气系统的全覆盖。
本发明的曝气系统可实现穿孔曝气管的自动旋转，在曝气干管和支管布置方式相同的情况下，扩大了曝气面积，即改善了生物接触氧化池中生物填料的不均匀流化问题，又避免了池底积泥现象的发生。本发明的旋转曝气装置的布置数量和尺寸应根据生物接触氧化池尺寸确定，其主要作用是相同曝气量的情况下，增大可曝气面积，从而减小传统固定式穿孔曝气管的曝气盲区，提高生物填料的流化效果，减少生物接触氧化池底部积泥问题。本发明的自旋转曝气装置尺寸不受限制，可根据具体池型设计，适应性强，曝气面积接近全覆盖，既可用于新建池型，又可用于改造池型。
附图说明
图1为曝气系统平面图。
图2为曝气系统A-A剖面图。
图3为曝气系统B-B剖面图。
图4为逆时针旋转曝气管从端点向圆心方向侧视图。
图5为顺时针旋转曝气管从端点向圆心方向侧视图。
图中包括：逆时针旋转曝气管1、顺时针旋转曝气装置2、逆时针旋转曝气管旋转范围3、顺时针旋转曝气管旋转范围4、曝气孔5、曝气支管6、旋转装置7、曝气干管8。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明做进一步的描述。
本发明此实施例是一种全覆盖曝气系统，它主要包括顺时针旋转曝气系统、逆时针旋转曝气系统、曝气干管8、曝气支管6以及转动装置7组成。其中具有顺时针或逆时针旋转曝气系统位于曝气支管的下方。转动装置两边分别连接第一穿孔曝气管和第二穿孔曝气管。第一穿孔曝气管和第二穿孔曝气管的长度根据曝气支管间距确定，且第一穿孔曝气管和第二穿孔曝气管长度相同。第一穿孔曝气管和第二穿孔曝气管开孔方向不一样，分别朝向两侧（这里的两侧为曝气管径向两侧）开孔位置距离中心的距离互补。转动装置与穿孔曝气管采用承插自锚连接方式，并通过限位器确保曝气管气孔安装高度一致。
进一步地，所述第一穿孔曝气管和第二穿孔曝气管的一端开口，与三通连接，第一穿孔曝气管和第二穿孔曝气管的另一端设有封板，所述封板上设置有端部穿孔，所述端部穿孔的高度与第一穿孔曝气管第二穿孔曝气管的的开孔高度一致。
曝气干管和曝气支管组成曝气系统构架。其中曝气干管管径为DN，DN取值为150mm至200mm，曝气支管管径为40mm至50mm。曝气干管和支管采用管顶平接或管中心平接。曝气支管间距为D1。同一支管上的旋转曝气管间距为D2。旋转曝气管半径为R。D1=D2=(2^0.5/2)R，从而既可避免相邻曝气管旋转时互相碰撞阻挡，又可实现曝气系统的全覆盖。优选地，每行或每列的相邻两个旋转曝气装置的旋转方向相反，即其中一个旋转曝气装置的旋转方向为顺时针，另一个旋转曝气装置的旋转方向为逆时针，这样相邻两个旋转曝气装置对应位置的运动方向相同，因此可避免相邻曝气管旋转时互相碰撞阻挡。
逆时针旋转曝气管1或顺时针旋转曝气管2由转动装置以及第一穿孔曝气管和第二穿孔曝气管组成。其中转动装置采用具有较高耐腐蚀性与耐磨损性的材质，例如不锈钢或高温陶瓷材料。第一穿孔曝气管和第二穿孔曝气管分别通过承插自锚连接方式与三通连接，并采用限位装置保证穿孔曝气管气孔安装高度相同。第一穿孔曝气管和第二穿孔曝气管开孔直径为5mm，开孔方向为水平方向向下呈α度，α取值30，最大放大至45。第一穿孔曝气管和第二穿孔曝气管开孔数量相同，但开孔距离中心位置不同，分别为奇数倍X和偶数倍X。具体地，第一穿孔曝气管的开孔位置为L1=2a（X-1）+a，其中X代表中央至外端第X个曝气孔，L1为该曝气孔至中心距离，a为曝气孔的开孔间距，通常取值5厘米至20厘米；第二穿孔曝气管的开孔位置为L2=2aX，，其中X代表中央至外端第X个曝气孔，L2为该曝气孔至中心距离。单根曝气管开孔数量应根据曝气量和穿孔曝气管长度确定，图3中单根曝气管开4个气孔仅为示意。
优选地，所述转动装置处还设置有限速机构，限制穿孔曝气管的转速为10至50转/分钟。一方面避免了各旋转曝气管由于摩阻系数差异造成的旋转速度不同，另一方面也避免了过快的转速对轴承的密封材料造成损坏。
优选地，在第一穿孔曝气管设置第一活塞，所述第二穿孔曝气管设置第二活塞，第一活塞和第二活塞之间设复位弹簧，第一活塞和第二活塞表面形成毛刷状，当高压气体从曝气进气管进入穿孔曝气管内时，推动第一活塞和第二活塞向两边移动，而第一活塞和第二活塞向两边移动的同时可加速将穿孔曝气管内的水通过曝气孔向外排出，同时第一活塞和第二活塞表面的毛刷可清洁曝气孔，当曝气结束时，复位弹簧的弹力克服水的阻力，第一活塞和第二活塞移动至穿孔曝气管的中部，为保证正常运行，在穿孔曝气管内壁可设限位块，限制第一活塞和第二活塞的移动位置。
它区别于现有技术之处在于：
1、相比现有固定式穿孔曝气管，本发明装置利用曝气时产生的气体推动力实现穿孔曝气管的自动旋转，增大了可曝气范围，减少了曝气盲区，提高了生物填料流化性，降低了生物接触氧化池底部积泥现象。
2、穿孔曝气管通过转动装置与曝气支管连接，转动装置选择具有较高耐腐蚀性与耐磨损性的材质，例如不锈钢或高温陶瓷材质。
3、采用两种型号曝气管，开孔位置至中心距离互补，通过曝气管旋转可进一步提高曝气面积，进一步清除池底积泥。
4、穿孔曝气管采用承插自锚连接方式，同时通过限位装置确保曝气管气孔安装高度一致，减小了曝气管安装误差导致的曝气不均匀问题。
5、曝气管开孔方向为水平方向向下呈30度，可为曝气管提供旋转动力，同时兼顾池底冲刷作用。
6、曝气管末端开一个气孔，可延长曝气管影响范围，进一步缩小曝气盲区。
7、本曝气装置可安装在生物接触氧化池中，重量轻，安装简便，可广泛用于各类新建或改造项目，提高生物接触氧化池的曝气效果。
8、通过交错设置顺时针旋转曝气管和逆时针旋转曝气管，可实现曝气系统的全覆盖，同时避免相邻曝气管之间由于旋转造成的碰撞阻碍现象。即使出现碰撞，由于碰撞时运行方向一致，也不会阻碍曝气管自然旋转。
上述仅为本发明的较佳实施例。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而发明的范围由所附的权利要求范围决定。
Claims (6)
1.一种全覆盖曝气系统，包括曝气干管，与曝气干管连接的若干根曝气支管，其特征在于每根曝气支管均设置有若干接插口，用于连接一组旋转曝气装置，使得所述旋转曝气装置形成N排M列的矩阵排列；所述旋转曝气装置包括设置在所述接插口两边的第一穿孔曝气管和第二穿孔曝气管，所述第一穿孔曝气管和第二穿孔曝气管的开孔分别朝向两侧，使得所述旋转曝气装置在曝气时产生的气体反作用力推动穿孔曝气管形成自动旋转，且相邻两个旋转曝气装置接插口的距离小于第一穿孔曝气管或第二穿孔曝气管的长度；第一穿孔曝气管和第二穿孔曝气管的端部设有封板，所述封板上设置有端部穿孔；第一穿孔曝气管的开孔位置为L1=2a（X-1）+a，其中X代表中央至外端第X个曝气孔，L1为该曝气孔至中心距离，a为曝气孔的开孔间距，取值5厘米至20厘米；第二穿孔曝气管的开孔位置为L2=2aX，其中X代表中央至外端第X个曝气孔，L2为该曝气孔至中心距离，采用两种型号曝气管，开孔位置至中心距离互补，通过曝气管旋转可进一步提高曝气面积; 每行或每列的相邻两个旋转曝气装置的旋转方向相反，即其中一个旋转曝气装置的旋转方向为顺时针，另一个旋转曝气装置的旋转方向为逆时针，旋转曝气装置的旋转半径为R，每行中各旋转曝气装置之间距离为D1，每列中各旋转曝气装置之间距离为D2，则D1=D2=(2^0.5/2)R，从而既可避免相邻曝气管旋转时互相碰撞阻挡，又可实现曝气系统的全覆盖; 所述旋转曝气装置包括一转动装置，所述转动装置的中间端开孔朝上，通过转动装置与曝气支管连接，所述转动装置的一端与第一穿孔曝气管连接，所述转动装置的另一端与第二穿孔曝气管连接。
2.权利要求1所述的一种全覆盖曝气系统，其特征在于所述旋转曝气装置包括一转动装置，所述转动装置的中间端开孔朝上，通过转动装置与曝气支管连接，所述转动装置的一端与第一穿孔曝气管连接，所述转动装置的另一端与第二穿孔曝气管连接。
3.权利要求1所述的一种全覆盖曝气系统，其特征在于所述第一穿孔曝气管和第二穿孔曝气管的开孔直径为4 ~5毫米，开孔方向为水平方向向下呈 30 ~45度。
4.权利要求1所述的一种全覆盖曝气系统，其特征在于所述曝气干管管径为DN，DN取值为150mm至200mm，曝气支管管径为40mm至50mm。
5.权利要求1所述的一种全覆盖曝气系统，其特征在于所述第一穿孔曝气管和第二穿孔曝气管的管内气体设计流速5m/s ~10 m/s。
6.权利要求1所述的一种全覆盖曝气系统，其特征在于，所述转动装置包括一接插口，所述接插口外设置轴承，所述轴承采用耐腐蚀耐摩擦材质。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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